一种模拟低重力加速度环境的试验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的一种模拟低重力加速度环境的试验系统及方法，该系统包括火箭助推器以及任务载荷，该火箭助推器接收到任务载荷发送的控制指令后，根据该控制指令将任务载荷运送至分离预设高度，待该任务载荷达到分离预设高度后，与火箭助推器分离，此时，任务载荷在自身姿控系统的控制下，可任意改变自身姿态，进而使任务载荷获得不同加速度，基于此使任务载荷承载的参试品获得不同环境下的重力加速度。并且，该系统无需建设复杂的基础设施，即不需要改变地形或者占用较大面积的地面空间，节省了建设与维护成本。建设与维护成本。建设与维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟低重力加速度环境的试验系统及方法


[0001]本专利技术涉及航天控制
，具体涉及一种模拟低重力加速度环境的试验系统及方法。

技术介绍

[0002]随着航天产业的发展，火箭的运载能力和姿轨控制的精确度均有了高层次的提升，因此，基于火箭助推的深空试验需求日益增长，例如，对火星的开发和探测等，此类试验需要一个准确、稳定的加速度环境。
[0003]目前，现有技术方案一般通过地面相关设备进行空间低、微重力环境模拟，其工作原理是通过平衡与缓冲组件，进行重力补偿，以获得目标重力加速度。但是，以上方案需要占据大面积地面空间，并且，试验过程中会有不规律的干扰，例如摩擦等，难以保持理想运动状态，无法模拟真实的深空环境。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术为了在不占用较大面积的地面空间的前提下，模拟真实的深空环境，从而提供一种模拟低重力加速度环境的试验系统及方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种模拟低重力加速度环境的试验系统，包括：火箭助推器，用于接收任务载荷发送的控制指令，并根据控制指令将任务载荷运送至分离预设高度；任务载荷，用于在被运送至分离预设高度后，与所述火箭助推器分离，并通过自身姿控系统控制自身姿态，使所述任务载荷承载的参试品获得不同模拟环境下的重力加速度。
[0006]可选的，任务载荷，包括：头罩，用于整流以及热防护；姿控系统，用于改变、控制任务载荷姿态角控制任务载荷的姿态；控制舱，用于安置任务载荷飞行的控制电气设备，并向火箭助推器发送控制指令，以及，在任务载荷在分离预设高度时，向分离舱发送分离指令；载荷舱，用于安置参试品以及预设配重；分离舱，与火箭助推器连接，用于根据分离指令，控制任务载荷与火箭助推器分离。
[0007]可选的，控制舱，还用于在任务载荷下降至回收预设高度时，向分离舱发送开伞指令；分离舱，还用于根据开伞指令弹出伞体，对任务载荷回收。
[0008]可选的，所述姿控系统为冷、热反冲装置或者分布多个推力喷管的姿控舱。
[0009]可选的，姿控系统为分布多个推力喷管的姿控舱时，通过改变推力喷管的数量和位置，控制任务载荷的不同姿态。
[0010]可选的，分离预设高度大于或等于80km。
[0011]第二方面，本专利技术提供了一种模拟低重力加速度环境的试验方法，包括：任务载荷被火箭助推器运送至分离预设高度，与火箭助推器分离；通过任务载荷的姿控系统控制自身姿态，使任务载荷承载的参试品获得不同模拟环境下的重力加速度。
[0012]可选的，通过所述任务载荷的姿控系统控制自身姿态，包括：任务载荷被火箭助推器运送至分离预设高度后，自身具备初速度；通过姿控系统控制所述任务载荷的姿态，使任务载荷轴线与自身初速度在同一竖直平面内，并调整任务载荷轴线与水平面夹角，以改变任务载荷的姿态角。
[0013]可选的，所述模拟低重力加速度环境的试验方法，还包括：任务载荷下降至回收预设高度后，控制自身伞体打开对任务载荷减速，使其安全落地进行回收。
[0014]本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的一种模拟低重力加速度环境的试验系统及方法，该系统包括火箭助推器以及任务载荷，该火箭助推器点火并接收到任务载荷控制舱发送的控制指令后，根据控制指令将任务载荷运送至分离预设高度，待该任务载荷达到分离预设高度后，与火箭助推器分离，此时，任务载荷在自身姿控系统的控制下，可任意改变自身姿态，进而使任务载荷在轴向获得不同的重力加速度分量，基于此使任务载荷承载的参试品在轴向也获得不同模拟环境下的重力加速度。并且，该系统无需建设复杂的基础设施，即不需要改变地形或者占用较大面积的地面空间，节省了建设与维护成本，试验本身就是真实的深空环境，整个试验区间内，目标加速度的方向不会改变，也不会产生其他扰动，可以将目标加速度的精度误差控制的很小，保证了试验结果的准确性。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术实施例提供的模拟低重力加速度环境的试验系统中任务载荷的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种弹体坐标系示意图；图3为本专利技术实施例提供的模拟低重力加速度环境的试验系统的原理图；图4为本专利技术实施例提供的模拟低重力加速度环境的试验系统中任务载荷的姿控舱的剖面图；图5为本专利技术实施例提供的模拟低重力加速度环境的试验方法的流程图；图6为本专利技术实施例提供的模拟低重力加速度环境的试验系统中任务载荷独立滑行的示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0019]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0020]本专利技术实施例提供的模拟低重力加速度环境的试验系统，该系统包括火箭助推器以及任务载荷，其中，火箭助推器包括火箭发动机和姿轨控系统，其火箭发动机为主体、可将任务载荷送到指定窗口的动力设备；任务载荷是指执行飞行任务或者安置有效载荷的火箭子级。
[0021]如图1所示，任务载荷分为5个舱段，具体包括：头罩1、姿控系统2、控制舱3、载荷舱4和分离舱5；其中，任务载荷通过其分离舱5与火箭助推器（图中未进行展示）进行连接。
[0022]基于以上连接关系，火箭助推器在接收到任务载荷发送的控制指令后，根据控制指令将任务载荷运送至分离预设高度；任务载荷在被运送至预设高度后，与火箭助推器分离，并通过自身姿控系统控制自身姿态，使任务载荷承载的参试品在轴向获得不同模拟环境下的重力加速度。值得说明的是，该分离预设高度可根据实际情况进行设置，例如，大于或等于80km，此时，使任务载荷脱离大气层，不仅限于此。
[0023]实际应用中，头罩1用于整流以及热防护，姿控系统2用于改变任务载荷姿态角控制任务载荷的姿态；控制舱3用于安置任务载荷飞行的控制电气设备，并向火箭助推器发送控制指令，以及，在任务载荷在分离预设高度时，向分离舱发送分离指令；载荷舱4用于安置参试品以及预设配重；分离舱5与火箭助推器连接，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟低重力加速度环境的试验系统，其特征在于，包括：火箭助推器，用于接收任务载荷发送的控制指令，并根据所述控制指令将任务载荷运送至分离预设高度；任务载荷，用于在被运送至分离预设高度后，与所述火箭助推器分离，并通过自身姿控系统控制自身姿态，使所述任务载荷承载的参试品获得不同模拟环境下的重力加速度。2.根据权利要求1所述的模拟低重力加速度环境的试验系统，其特征在于，所述任务载荷，包括：头罩，用于整流以及热防护；姿控系统，用于改变、控制任务载荷的姿态；控制舱，用于安置所述任务载荷飞行的控制电气设备，并向所述火箭助推器发送控制指令，以及，在所述任务载荷在所述分离预设高度时，向分离舱发送分离指令；载荷舱，用于安置参试品以及预设配重；分离舱，与所述火箭助推器连接，用于根据所述分离指令，控制所述任务载荷与所述火箭助推器分离。3.根据权利要求2所述的模拟低重力加速度环境的试验系统，其特征在于，所述控制舱，还用于在所述任务载荷下降至回收预设高度时，向所述分离舱发送开伞指令；所述分离舱，还用于根据所述开伞指令弹出伞体，对所述任务载荷回收。4.根据权利要求1
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3任一项所述的模拟低重力加速度环境的试验系统，其特征在于，所述姿控系统为冷、热反冲装置或...

【专利技术属性】
技术研发人员：许传硕，梁建军，陈景鹏，赵新强，孙永丰，谢雪明，刘凯，崔家念，
申请(专利权)人：北京星途探索科技有限公司，
类型：发明
国别省市：