一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器及其发射系统技术方案

本发明专利技术属于宇航飞行器技术领域，具体涉及一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器及其发射系统。本发明专利技术的技术方案如下：一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，包括机身、内翼段、变形翼段、外翼段和垂直尾翼，所述机身中轴线的尾部上端固定安装有垂直尾翼，两个内翼段分别对称设置在所述机身中部左右两侧；所述变形翼段的一端与所述内翼段固定连接，所述变形翼段的另一端与所述外翼段固定连接；所述外翼段和内翼段在平面内投影后的形状为梯形，所述变形翼段在平面内投影后的形状为矩形。本发明专利技术采用可折叠机翼的方式实现空天飞行器在返回大气层的过程中减小与大气间的接触与摩擦面积，在大气层内将机翼展开实现自主飞行和快速机动。机动。机动。

【技术实现步骤摘要】
一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器及其发射系统


[0001]本专利技术属于宇航飞行器
，具体涉及一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器及其发射系统。

技术介绍

[0002]空天飞行器的概念于二十世纪五十年代末被提出，各航天大国均针对空天飞行器开展了较为深入的研究。空天飞行器是宇宙航行和航天运输系统中的重要组成部分，是人们进行深空探测、空间站建造等实践和科研必不可少的一种重要宇宙航行载具。传统的空间载荷发射都由一次性火箭运载系统承担，相比于火箭运输载荷，空天飞行器能够自由航行于大气层内、临近空间和轨道空间，具有成本低廉、便捷安全、机动性强等优点。由于传统的卫星返回舱和航天飞机在再入大气层后无法实现自主飞行，其返回过程中受到环境、地形等因素影响较大，因此可以实现大气层内自主飞行的空天飞行器能够显著提高航天器在返回过程中的安全性，有效提高航天器的使用寿命，同时可以大幅提高天地往返的运输能力、临近空间武器投送能力、临近空间机动对抗能力。
[0003]空天飞行器发射方式按入轨级数可分为：单级入轨、多级入轨；从动力特点角度可分为火箭动力、组合动力；从起降方式方面可分为：垂直起降、垂直起飞/水平降落、水平起飞/水平降落等。其中垂直起飞是目前各国航天器入轨普遍采用的方式，可以有效提高大型火箭的发射效率，相比于水平起飞，其入轨速度更快，更有利于执行未来大量集中飞行任务。空天飞行器采用火箭挂载垂直起飞的方式可以大量节约空天飞行器自身的燃料，打破运输机搭载空天飞行器二次入轨的飞行器规模限制，为其在近地轨道、临近空间和大气层内长时间飞行提供了先决条件。
[0004]综上，目前的空天飞行器方案多采用较短固定机翼以实现在大气层内滑翔目的，其自身飞行能力受到机翼外形和机身外形制约，导致在大气层内飞行能力较弱，无法实现在大气层内长时间、远距离高速飞行；机动能力也较差，无法满足未来临近空间机动对抗、武器运输的任务需求。在折叠机翼方面，传统舰载机的折叠机翼技术多采用铰链实现机翼折叠，导致机翼不连续，无法满足飞行过程中变形需求；而目前的柔性蒙皮折叠变形机翼则存在蒙皮褶皱较大、寿命较低的问题，无法满足未来空天变体飞行器发展需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器及其发射系统，采用可折叠机翼的方式实现空天飞行器在返回大气层的过程中减小与大气间的接触与摩擦面积；在大气层内将机翼展开，通过大翼展实现自主飞行和快速机动；采用空天飞行器挂载火箭垂直起飞的方式，以减小对于空天飞行器尺寸的制约，从而满足大尺度空天飞行器快速入轨的发射任务需求。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，包括机身、内翼段、变形翼段、外翼段
和垂直尾翼，所述机身中轴线的尾部上端固定安装有垂直尾翼，两个内翼段分别对称设置在所述机身中部左右两侧；所述变形翼段的一端与所述内翼段固定连接，所述变形翼段的另一端与所述外翼段固定连接；所述外翼段和内翼段在平面内投影后的形状为梯形，所述变形翼段在平面内投影后的形状为矩形。
[0007]进一步地，所述的具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，所述变形翼段包括刚性翼肋、变形机构、驱动器和柔性蒙皮，三个刚性翼肋并排放置，所述变形机构设置在三个刚性翼肋中将之串联在一起，三个驱动器带动所述变形机构工作使得三个刚性翼肋之间产生角度折叠变形；所述柔性蒙皮包覆在所述刚性翼肋的外围，分别与所述外翼段及内翼段构成光滑过渡的翼型。
[0008]进一步地，所述的具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，所述变形机构包括两个变形模块一、两个变形模块二和两个变形模块三，两个变形模块三呈对称方式铰接在一起，两个变形模块一分别设置在变形模块三的两侧且呈对角方式分布，两个变形模块二分别设置在变形模块三的两侧且呈对角方式分布，变形模块一与变形模块二、变形模块一与变形模块三及变形模块二与变形模块三之间铰接在一起。
[0009]进一步地，所述的具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，变形模块一由外边构件、外角构件、三接头组件一和四接头组件一铰接在一起组成，变形模块二由外边构件、外角构件、三接头组件二和四接头组件二铰接在一起组成，变形模块三由三接头组件一、四接头组件一、三接头组件二和四接头组件二铰接在一起组成；外边构件包括长板一和短板一，短板一垂直设置在长板一的中部；外角构件包括横板一和竖板一，横板一的一端与竖板一的一端连接且横板一与竖板一垂直；三接头组件一包括横板二、竖板二和斜支板一，横板二的一端与竖板二的一端连接且横板二与竖板二垂直，斜支板一垂直设置在竖板二上且与横板二之间夹角为+45
°
；三接头组件二包括横板三、竖板三和斜支板二，横板三的一端与竖板三的一端连接且横板三与竖板三垂直，斜支板二垂直设置在竖板三上且与横板三之间夹角为
‑
45
°
；四接头组件一包括长板二、短板二和斜支板三，短板二垂直设置在长板二的正面中部，斜支板三垂直设置在长板二的背面且与短板二之间夹角为
‑
45
°
；四接头组件二包括长板三、短板三和斜支板四，短板三垂直设置在长板三的正面中部，斜支板四垂直设置在长板三的背面且与短板三之间夹角为+45
°
；变形模块一中，外边构件的长板一的一端与外角构件的竖板一铰接，外边构件的短板一与四接头组件一的短板二铰接，外角构件的横板一与三接头组件一的横板二铰接，三接头组件一的竖板二与四接头组件一的长板二的一端铰接；变形模块二中，外边构件的长板一的一端与外角构件的竖板一铰接，外边构件的短板一与四接头组件二的短板三铰接，外角构件的横板一与三接头组件二的横板三铰接，三接头组件二的竖板三与四接头组件二的长板三的一端铰接；变形模块三中，三接头组件一的横板二与三接头组件二的横板三铰接，三接头组件一的竖板二与四接头组件一的长板二的一端铰接，四接头组件一的短板二与四接头组件二的短板三铰接，四接头组件二的长板三的一端与三接头组件二的竖板三铰接。
[0010]进一步地，所述的具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，所述变形机构中，一个变形模块三的四接头组件一的长板二的另一端与另一个变形模块三的四接头组件二的长板三的另一端铰接；变形模块一的三接头组件一的斜支板一与变形模块三的三接头组件二的斜支板二铰接，变形模块一的四接头组件一的斜支板三与变形模块三的四接头组件二的斜
支板四铰接；变形模块二的三接头组件二的斜支板二与变形模块三的三接头组件一的斜支板一铰接，变形模块二的四接头组件二的斜支板四与变形模块三的四接头组件一的斜支板三铰接；变形模块一的外边构件的长板一的另一端与变形模块二的外边构件的长板一的另一端铰接，变形模块一的四接头组件一的长板二的另一端与变形模块二的四接头组件二的长板三的另一端铰接。
[0011]进一步地，所述的具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，所述刚性翼肋的中部设有长方形的孔腔，所述变形机构放置在所述孔腔中，两个变形模块三放置在位于中间的刚性翼肋的孔腔中，一个变形模块一及一个变形模块二为一组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，其特征在于，包括机身、内翼段、变形翼段、外翼段和垂直尾翼，所述机身中轴线的尾部上端固定安装有垂直尾翼，两个内翼段分别对称设置在所述机身中部左右两侧；所述变形翼段的一端与所述内翼段固定连接，所述变形翼段的另一端与所述外翼段固定连接；所述外翼段和内翼段在平面内投影后的形状为梯形，所述变形翼段在平面内投影后的形状为矩形；所述变形翼段包括刚性翼肋、变形机构、驱动器和柔性蒙皮，三个刚性翼肋并排放置，所述变形机构设置在三个刚性翼肋中将之串联在一起，三个驱动器带动所述变形机构工作使得三个刚性翼肋之间产生角度折叠变形；所述柔性蒙皮包覆在所述刚性翼肋的外围，分别与所述外翼段及内翼段构成光滑过渡的翼型。2.根据权利要求1所述的具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，其特征在于，所述变形机构包括两个变形模块一、两个变形模块二和两个变形模块三，两个变形模块三呈对称方式铰接在一起，两个变形模块一分别设置在变形模块三的两侧且呈对角方式分布，两个变形模块二分别设置在变形模块三的两侧且呈对角方式分布，变形模块一与变形模块二、变形模块一与变形模块三及变形模块二与变形模块三之间铰接在一起。3.根据权利要求2所述的具有折叠机翼功能的空天变体飞行器，其特征在于，变形模块一由外边构件、外角构件、三接头组件一和四接头组件一铰接在一起组成，变形模块二由外边构件、外角构件、三接头组件二和四接头组件二铰接在一起组成，变形模块三由三接头组件一、四接头组件一、三接头组件二和四接头组件二铰接在一起组成；外边构件包括长板一和短板一，短板一垂直设置在长板一的中部；外角构件包括横板一和竖板一，横板一的一端与竖板一的一端连接且横板一与竖板一垂直；三接头组件一包括横板二、竖板二和斜支板一，横板二的一端与竖板二的一端连接且横板二与竖板二垂直，斜支板一垂直设置在竖板二上且与横板二之间夹角为+45
°
；三接头组件二包括横板三、竖板三和斜支板二，横板三的一端与竖板三的一端连接且横板三与竖板三垂直，斜支板二垂直设置在竖板三上且与横板三之间夹角为
‑
45
°
；四接头组件一包括长板二、短板二和斜支板三，短板二垂直设置在长板二的正面中部，斜支板三垂直设置在长板二的背面且与短板二之间夹角为
‑
45
°
；四接头组件二包括长板三、短板三和斜支板四，短板三垂直设置在长板三的正面中部，斜支板四垂直设置在长板三的背面且与短板三之间夹角为+45
°
；变形模块一中，外边构件的长板一的一端与外角构件的竖板一铰接，外边构件的短板一与四接头组件一的短板二铰接，外角构件的横板一与三接头组件一的横板二铰接，三接头组件一的竖板二与四接头组件一的长板二的一端铰接；变形模块二中，外边构件的长板一的一端与外角构件的竖板一铰接，外边构件的短板一与四接头组件二的短板三铰接，外...

【专利技术属性】
技术研发人员：田大可，张珺威，金路，赵丙峰，宋玉群，杨希华，石祖玮，戚一凡，许捷巍，胡安军，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：