一种在轨可变构型的重复使用卫星制造技术

本发明专利技术公开了一种在轨可变构型的重复使用卫星，包括：防热模块、平台舱和伞舱模块；平台舱两端分别与防热模块和伞舱模块连接。在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，该重复使用卫星在发射、在轨及回收过程中构型可变。卫星典型回收过程如下：可展收太阳翼的太阳帆板收拢；柔性防热气囊充气展开，将平台舱包覆在柔性防热气囊中；卫星调姿制动后进入大气层减速；当卫星到达一定高度后，可控翼伞弹出并展开，同时抛掉刚性防热大底；可控翼伞展开后进一步使卫星减速，进行归航控制，此时着陆缓冲气囊充气，使卫星到达指定着陆场地，实现卫星安全可控着陆回收。本发明专利技术可低成本实现全系统安全回收和快速重复使用，提升了航天器重复使用应用效益。用应用效益。用应用效益。

【技术实现步骤摘要】
一种在轨可变构型的重复使用卫星


[0001]本专利技术属于可重复使用航天器
，尤其涉及一种在轨可变构型的重复使用卫星。

技术介绍

[0002]可重复使用航天器是指能够穿越大气层，自由地往返于地球表面与太空之间，完成各种空间任务后可再次重复使用的航天器。航天器重复使用是降低任务成本和提高系统应用效益的有效途径，是未来航天领域重要发展方向。按可重复使用的程度进行划分，可重复使用飞行器可分为：1)系统级重复使用；2) 舱段重复使用。
[0003]1)系统级重复使用：航天器整体可回收重复使用，系统重复使用比例高，航天器通常采用升力体外形，具有机翼结构，升阻比大于1，以航天飞机最为典型。以航天飞机为例，原先预想的航天飞机五大优越性是：一是发射便宜，预想每次发射费用只需3000万美元。二是功能强大，每次能运4～7人和20～ 30t货物。三是更加安全，可准确地滑翔降落到预定的跑道上。四是非常舒适，从起飞到返回地面的整个过程中.航天飞机加速和减速过载小。五是间隔很短，原计划每1—2周就能进行1次发射。然而.实践证明.航天飞机有严重的先天不足：由于系统过于复杂，返回地面以后要进行大量的维修工作，每次发射费用高达4亿～5亿美元，每架航天飞机每2次发射的时间间隔也很长；尤其是由于体积庞大、外形复杂，发射时航天飞机轨道器只能与外贮箱并联在一起，轨道器很容易受到从外贮箱掉下来的保温材料的撞击，从而存在很大安全隐患，因此航天飞行随即全部完成退役。
[0004]2)舱段重复使用：仅重复使用回收舱，其他舱段不重复使用，通常为钝头体外形，如NASA的多用途载人飞船MPCV、SpaceX的第二代龙飞船DragonV2、波音的CST
‑
100和俄罗斯宇航局的新型载人航天运输系统PPTS等。该方案技术基础较好，系统配置简单，安全性较高，目前已成为后续重复使用航天器的主要研究方向，但也存在仅回收舱可重复使用带来的重复使用比例相对不高，同时受到返回舱气动外形限制，可回收载荷受限，存在在轨任务对系统开敞性需要与返回过程系统热防护之间矛盾，另外相比航天飞机水平着陆方式，着陆精度相对较低，地面搜索回收效率不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种在轨可变构型的重复使用卫星，能够低成本实现全系统安全回收和快速重复使用，提升航天器重复使用应用效益。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种在轨可变构型的重复使用卫星，包括：防热模块、平台舱和伞舱模块；其中，平台舱两端分别与防热模块和伞舱模块连接。
[0007]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，防热模块，包括：刚性防热大底、柔性防热气囊和着陆缓冲气囊；其中，柔性防热气囊和着陆缓冲气囊收拢在刚性防热大底内，柔性防热气囊位于着陆缓冲气囊外侧。
[0008]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，平台舱，包括：有效载荷、平台服务系统
和可展收太阳翼；其中，可展收太阳翼安装在平台服务系统外侧，平台服务系统内部安装有有效载荷。
[0009]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，伞舱模块，包括：可控翼伞、推进系统贮箱和星箭对接装置；其中，星箭对接装置靠近平台舱的一侧安装有推进系统贮箱，另一侧安装有可控翼伞。
[0010]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，该重复使用卫星在发射、在轨及回收过程中构型可变。
[0011]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，在发射时，有：
[0012]可展收太阳翼的太阳帆板处于收拢状态；
[0013]柔性防热气囊处于压紧未充气、未展开状态；
[0014]防热模块整体向上；
[0015]星箭对接装置将卫星与运载实现连接。
[0016]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，卫星入轨后，有：
[0017]星箭对接装置工作，将卫星与运载分离；
[0018]可展收太阳翼的太阳帆板在轨展开，建立在轨飞行状态。
[0019]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，卫星再入前，有：可展收太阳翼的太阳帆板收拢，柔性防热气囊充气展开。
[0020]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，回收过程中，有：可控翼伞打开。
[0021]在上述在轨可变构型的重复使用卫星中，卫星典型回收过程如下：
[0022]可展收太阳翼的太阳帆板收拢；
[0023]柔性防热气囊充气展开，将平台舱包覆在柔性防热气囊中；
[0024]卫星调姿制动后进入大气层减速；
[0025]当卫星到达一定高度后，可控翼伞弹出并展开，同时抛掉刚性防热大底；
[0026]可控翼伞展开后进一步使卫星减速，进行归航控制，此时着陆缓冲气囊充气，使卫星到达指定着陆场地，实现卫星安全可控着陆回收。
[0027]本专利技术具有以下优点：
[0028](1)本专利技术公开了一种在轨可变构型的重复使用卫星，采用刚性防热与柔性防热相结合的方式，通过在轨变构型方式，实现整星可回收重复使用的同时，能够有效兼顾发射、在轨、再入等不同阶段任务需求，支持航天器整星重复使用。
[0029](2)本专利技术公开了一种在轨可变构型的重复使用卫星，采用翼伞回收方式，实现由降落过程落点不可控到可控，落点精度由数十千米提升到200m以内，保证整星在有缓冲能力的着陆场坪定点降落，有利于改善卫星回收条件，提高回收效率。
[0030](3)本专利技术公开了一种在轨可变构型的重复使用卫星，采用低冲击着陆缓冲气囊设计，极大降低着陆冲击，相比现有返回式卫星，着陆冲击下降90％以上，确保整星无损回收。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例中一种在轨可变构型的重复使用卫星舱段示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例中一种在轨可变构型的重复使用卫星的爆炸示意图；
[0033]图3是本专利技术实施例中一种卫星发射状态示意图；
[0034]图4是本专利技术实施例中一种卫卫星在轨飞行状态示意图；
[0035]图5是本专利技术实施例中一种卫星再入返回状态示意图；
[0036]图6是本专利技术实施例中一种卫星开伞回收状态示意图；
[0037]图7是本专利技术实施例中一种典型回收过程示意图。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。
[0039]针对以航天飞机为代表的有翼升力体全系统重复使用存在的系统复杂、研制和发射成本高、系统安全性不足，以及舱段回收重复使用存在的重复使用比例不高、落点散布相对较大等问题，本专利技术提出了一种基于在轨可变构型设计的可重复使用卫星平台，能够低成本实现全系统安全回收和快速重复使用，提升航天器重复使用应用效益。
[0040]如图1，在本实施例中，该在轨可变构型的重复使用卫星，包括：防热模块1、平台舱2和伞舱模块3。其中，平台舱2两端分别与防热模块1和伞舱模块3连接。
[0041]在本实施例中，如图2所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在轨可变构型的重复使用卫星，其特征在于，包括：防热模块(1)、平台舱(2)和伞舱模块(3)；其中，平台舱(2)两端分别与防热模块(1)和伞舱模块(3)连接。2.根据权利要求1所述的在轨可变构型的重复使用卫星，其特征在于，防热模块(1)，包括：刚性防热大底(101)、柔性防热气囊(102)和着陆缓冲气囊(103)；其中，柔性防热气囊(102)和着陆缓冲气囊(103)收拢在刚性防热大底(101)内，柔性防热气囊(102)位于着陆缓冲气囊(103)外侧。3.根据权利要求2所述的在轨可变构型的重复使用卫星，其特征在于，平台舱(2)，包括：有效载荷(201)、平台服务系统(202)和可展收太阳翼(203)；其中，可展收太阳翼(204)安装在平台服务系统(202)外侧，平台服务系统(202)内部安装有有效载荷(201)。4.根据权利要求3所述的在轨可变构型的重复使用卫星，其特征在于，伞舱模块(3)，包括：可控翼伞(301)、推进系统贮箱(302)和星箭对接装置(303)；其中，星箭对接装置(303)靠近平台舱(2)的一侧安装有推进系统贮箱(302)，另一侧安装有可控翼伞(301)。5.根据权利要求4所述的在轨可变构型的重复使用卫星，其特征在于，该重复使用卫星在发射、在轨及回收过程中构型可变。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振良，谭春林，刘华伟，刘永健，刘育强，刘欣，董彦芝，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：