【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火箭回收，具体涉及一种液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法及一子级箭体。
技术介绍
1、多级液体运载火箭为入轨火箭的一种常规构型。火箭一子级的主要作用是推动火箭离开地面，将火箭的二级运载至一定高度，加速至一定速度，并将箭体姿态调整到合适的角度。传统入轨火箭的一子级在发射点火后，会先进行垂直起飞、攻角转弯及重力转弯飞行阶段，在一子级完成飞行任务后，一子级发动机按照条件关机并执行一二级分离，分离后的一子级箭体按照自由落体运动掉落于残骸落区。由于一子级落地时速度较大，箭体受到落地撞击后变形和损毁严重，一般按照残骸处理，不再重复使用。
2、航天飞机在返回时使用水平着陆方式，该种方式主要靠飞行器在大气层内长时间进行无动力滑翔飞行，依靠气动阻力进行减速，当达到着陆速度和高度时，水平滑跑降落于着陆机场，该种降落方式与飞机在机场降落的方式类似。由于长时间在大气层内高速滑翔飞行，存在气动加热环境严酷，结构热防护方案复杂、成本高的缺点，同时需要新建额外的水平滑跑着陆场用于着陆，对着陆场的基础设施建设要求也较高。
3、现有火箭的一子级不具备回收和重复使用的能力，航天飞机的水平着陆方式存在结构方案复杂，维护使用成本高、需要建设额外着陆机场设施等缺点。
4、综上所述，如何实现液体入轨火箭的一子级返场垂直回收是本领域亟待解决的重要问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法及一子级箭体，以解决现有技术中的不足，它
2、本专利技术提供了一种液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，包括以下步骤，
3、s1，火箭完成一二级分离后，对一子级箭体进行减速前调姿；
4、s2，返场水平减速；
5、s3，再入调姿；
6、s4，再入动力减速；
7、s5，栅格调姿减速；经本步骤后，一子级箭体的离地高度为2-4千米，下落速度不大于150米每秒，箭体姿态俯仰角保持90度，与指定着陆点在水平方向上的偏差不大于500米；
8、s6，着陆减速；在此过程中，一子级箭体下落速度减小到零，飞行高度下降到零，一子级箭体落地时横向速度控制在1米每秒以内，水平位置偏差不大于2米；以平稳降落于指定着陆点。
9、如上所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，可选的是，步骤s1包括，一子级箭体与火箭二级分离后，在高度45到80km范围内进行返场减速前调姿；
10、其中，通过安装在一子级箭体头部的冷气姿态控制系统或其他辅助姿态控制系统，完成一子级箭体返场水平减速前的姿态调整动作；
11、如上所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，可选的是，步骤s1中，将一子级箭体的俯仰角由调姿前的40°到60°，调整至水平170°到190°范围内。
12、如上所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，可选的是，步骤s2为在高度80到100km的自由上升阶段，一子级箭体尾部2到4台发动机同时点火，将水平速度由500到800m/s减速至0，并反向加速到不小于400米每秒，随后发动机关机并维持箭体姿态。
13、如上所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，可选的是，步骤s3为，在高度从100km下降到70km过程中进行再入姿态调整，通过安装在头部的冷气姿态控制系统或其他辅助姿态控制系统，完成一子级箭体的姿态调整动作，使其俯仰角由调姿前的170°到190°范围内，调整至70°到90°。
14、如上所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，可选的是，步骤s4为在高度由65km下降至45km过程中，一子级箭体尾部2到4台发动机再次点火进行减速，同时进行箭体姿态和位置的调整。
15、如上所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，可选的是，步骤s4中，控制箭体轴向过载不大于5g，减速完成后，达到箭体飞行速度不大于700m/s，高度不大于45km，与发射场着陆点经纬度位置偏差不大于20km的偏差范围内。
16、如上所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其中，可选的是，经步骤s5后，一子级箭体的离地高度为2到4千米。
17、本专利技术还提出了一种一子级箭体，其中，包括一子级箭体本体、发动机、辅助姿态控制系统和栅格舵；
18、所述发动机设置于所述一子级箭体本体的底部，辅助姿态控制系统设置于所述一子级箭体本体的顶部；
19、所述辅助姿态控制系统用于在回收过程中调节一子级箭体的姿态；
20、所述发动机用于在回收过程中对一子级箭体沿其轴向方向进行减速或加速；
21、所述栅格舵用于在回收过程中对一子级箭体进行姿态调节。
22、如上所述的一子级箭体，其中，可选的是，所述发动机的数量不小于4台。
23、与现有技术相比，通过本专利技术所述的一子级箭体返场垂直回收方式，能在完成入轨飞行任务的同时，一子级箭体以较小的结构代价和成本，完成箭体返回发射场着陆时需要的姿态调整及减速动作，达到一子级箭体软着陆的目的，从而使回收回来的一子级箭体可以再次重复使用，同时返回至发射场并进行垂直着陆的方式，无需重新修建着陆场坪，与水平着陆相比，可降低着陆场的建设成本和规模。
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1.一种液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤S1包括，一子级箭体与火箭二级分离后，在高度45到80km范围内进行返场减速前调姿；
3.根据权利要求2所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤S1中，将一子级箭体的俯仰角由调姿前的40°到60°，调整至水平170°到190°范围内。
4.根据权利要求3所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤S2为在高度80到100km的自由上升阶段，一子级箭体尾部2到4台发动机同时点火，将水平速度由500到800m/s减速至0，并反向加速到不小于400米每秒， 随后发动机关机并维持箭体姿态。
5.根据权利要求1所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤S3为，在高度从100km下降到70km过程中进行再入姿态调整，通过安装在头部的冷气姿态控制系统或其他辅助姿态控制系统，完成一子级箭体的姿态调整动作，使其俯仰角由调姿前的170°到190°范围
6.根据权利要求5所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤S4为在高度由65km下降至45km过程中，一子级箭体尾部2到4台发动机再次点火进行减速，同时进行箭体姿态和位置的调整。
7.根据权利要求6所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤S4中，控制箭体轴向过载不大于5g，减速完成后，达到箭体飞行速度不大于700m/s，高度不大于45km，与发射场着陆点经纬度位置偏差不大于20km的偏差范围内。
8.根据权利要求1-7任一项所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：经步骤S5后，一子级箭体的离地高度为2到4千米。
9.一子级箭体，其特征在于，包括一子级箭体本体、发动机、辅助姿态控制系统和栅格舵；
10.根据权利要求9所述的一子级箭体，其特征在于：所述发动机的数量不小于4台。
...【技术特征摘要】
1.一种液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤s1包括，一子级箭体与火箭二级分离后，在高度45到80km范围内进行返场减速前调姿；
3.根据权利要求2所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤s1中，将一子级箭体的俯仰角由调姿前的40°到60°，调整至水平170°到190°范围内。
4.根据权利要求3所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤s2为在高度80到100km的自由上升阶段，一子级箭体尾部2到4台发动机同时点火，将水平速度由500到800m/s减速至0，并反向加速到不小于400米每秒， 随后发动机关机并维持箭体姿态。
5.根据权利要求1所述的液体入轨火箭的一子级返场垂直回收方法，其特征在于：步骤s3为，在高度从100km下降到70km过程中进行再入姿态调整，通过安装在头部的冷气姿态控制系统或其他辅助姿...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑泽，霍亮，任坦，
申请(专利权)人：江苏深蓝航天有限公司，
类型：发明
国别省市：
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