【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水上回收运载火箭，具体涉及一种采用硬质折叠翼的水上回收运载火箭，属于运载火箭。
技术介绍
1、运载火箭的助推级火箭及芯级火箭的回收重复使用，是当前经实践确认能够降低航天器发射成本的有效途径。为实现火箭回收，目前已知的技术途径主要有三种：一是采用降落伞回收；二是有翼滑翔回收；三是垂直起降回收。
2、降落伞回收是较为传统的火箭回收方案，利用降落伞开伞形成的气动阻力减缓火箭返回地海面的速度，该方案的优点是系统设计简单，火箭运力损失较小；缺点是操控特性较差，易受气流影响导致着陆点随机性大，在陆上着陆时仍存在较大的冲击，易造成火箭箭体的损坏，往往需配合使用反推发动机进一步减速，且其着陆后需要将箭体快速固定以防止倾倒或滚动，增加了设计难度和成本费用。
3、有翼滑翔回收通过在火箭上增加机翼、姿态控制系统以及起落架，提升了火箭返回地面的操控特性，通过发射阶段将机翼折叠起来的方式，还可以减少气动阻力造成的运力损失，但已知的设计方案均采取陆上跑道水平着陆的方式，火箭远距离返场需要额外预留较多燃料，且起落架及对应的收放系统质量往往超过火箭空重的20％，导致火箭运力下降，此外跑道延伸方向限定了火箭水平进场方向，当侧向风场较大时会造成较为严重的着陆安全隐患。现有技术中，俄罗斯在其规划的能源二号运载火箭助推级火箭设计中采取了该方案，但最终未得到实际应用。
4、垂直起降回收是目前应用较为成功的火箭回收方式，spacex的猎鹰系列火箭、蓝色起源公司的新谢泼德火箭，以及国内部分商业航天公司均实现了芯一级火箭/
5、我国要成为世界科技强国和航天强国，既要吸收借鉴国外的先进技术，同时也要在分析他国技术缺陷、不足的基础上，积极探索拥有自主知识产权、具有领先优势的运载火箭回收技术，实现后来者居上。
6、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在于加深对本专利技术总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种采用硬质折叠翼的水上回收运载火箭和使用方法。
2、一种采用硬质折叠翼的水上回收运载火箭，包括箭体、姿控发动机、舵、火箭发动机，其特征是，还包括硬质折叠翼、副翼、气囊舱、气囊；火箭发动机安装在箭体尾部，采用具备多次启停功能的液体火箭发动机；硬质折叠翼为一对上单翼，对称安装在箭体中段，通过安装轴在硬质折叠翼根部分别与箭体铰接，一对硬质折叠翼沿箭体轴向重叠实现折叠，在回收阶段受控展开；箭体的外侧沿轴向设置有前收纳舱和后收纳舱，硬质折叠翼的根部位于在后收纳舱内，梢部在折叠状态下位于前收纳舱内；副翼安装在硬质折叠翼的翼梢后缘外侧，用于箭体滚动操作；气囊舱对称设置在箭体的中段腹部两侧，通过舱门封闭，用于收纳气囊，舱门在回收阶段根据指令受控打开弹出气囊；箭体内设置有增压气体存储容器；气囊通过导气管与增压气体存储容器相连，受控进行充气展开，气囊与箭体间通过缆绳约束，用于将充气后的气囊固定在箭体两侧；舵折叠安装在箭体尾部或头部，远离质心设置，姿控发动机设置在箭体尾部或头部，远离质心设置，舵及姿控发动机均用于箭体姿态及飞行方向控制。
3、基于相同的技术构思，本专利技术同时提出一种采用硬质折叠翼的水上回收运载火箭使用方法，包括以下步骤：
4、s1、运载火箭的硬质折叠翼和舵处于折叠状态，从发射场点火发射升空，火箭发动机推动运载火箭承载载荷飞离地面/水面，飞行过程中，姿控发动机调整运载火箭姿态及飞行方向；
5、s2、当载荷达到预定飞行高度，火箭发动机熄火，运载火箭与载荷分离，运载火箭的硬质折叠翼和舵受控展开；
6、s3、当运载火箭有剩余燃料，且根据运载火箭再入大气层速度判断通过后续常规滑翔气动减速难以保证气动摩擦加热不对运载火箭造成严重烧蚀时，利用姿控发动机控制运载火箭调整俯仰角，使箭体头部指向与当前飞行速度方向相反，火箭发动机再次点火反推，对运载火箭进行减速，直至给火箭发动机分配的燃料耗尽或运载火箭达到可控的速度以下，火箭发动机熄火；
7、s4、当运载火箭处于20km高度以上稀薄大气层时，通过姿控发动机调整运载火箭姿态及飞行方向，使运载火箭在稀薄大气层内盘旋滑翔，依靠空气阻力对运载火箭减速并逐步降低高度；
8、s5、当运载火箭飞行高度降低至20km以下时，用舵进行运载火箭姿态及飞行方向控制，用副翼调整运载火箭的滚动角，降低运载火箭攻角，在减速过程中飞向宽阔水面或海面，并在水面或海面上空继续盘旋滑翔，逐步降低高度直至接近最小失速速度；
9、s6、当运载火箭接近水面/海面，根据现场的风向、风速，选择逆风进场方向，通过舵或结合姿控发动机控制运载火箭在水面或海面滑行降落；
10、s7、当运载火箭在水面或海面上的滑行速度降至10m/s以内时，气囊舱开启舱门，弹出气囊并充气，直至完全充满，使运载火箭依靠气囊的浮力与水面或海面脱离长时间接触；
11、s8、利用大型船只将运载火箭从水面或海面吊装至甲板上，返航后对运载火箭进行维护、修复，充气、加载燃料，将硬质折叠翼、舵恢复至折叠状态，准备下一次发射。
12、本专利技术所取得的有益技术效果是：
13、本专利技术运载火箭与降落伞回收方式相比，具有着陆点控制精度高、着陆过程冲击小，无需配置着陆反推火箭等优势。与传统陆上滑翔回收相比，减少了起落架及相应结构质量、成本费用；无需配置跑道，无需大量燃料确保能够远距离飞向着陆场，且可根据风场自由在水面/海面选择逆风安全进场角度，减少了陆上固定跑道方向强侧风带来的着陆安全风险。与垂直起降回收方式相比，着陆控制的复杂度和配置设备需求均大幅降低，有效减少成本及着陆附加质量；主要通过折叠翼和舵实现空气中滑翔减速、降低飞行高度，能有效减少着陆所需预留的燃料，有利于保持运载火箭较高的载荷系数；因可根据风向自由选择逆风进场方向，有效解决了垂直着陆方式无法在强侧向风场环境下着陆的难题。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用硬质折叠翼的水上回收运载火箭，包括箭体(1)、姿控发动机(5)、舵(6)、火箭发动机(7)，其特征是，还包括硬质折叠翼(2)、副翼(21)、气囊舱(3)、气囊(4)；
2.根据权利要求1所述的水上回收运载火箭，其特征是，所述舵(6)为栅格舵，至少有三片，沿圆周方向均布安装在箭体(1)尾部或头部，远离质心设置。
3.根据权利要求1所述的水上回收运载火箭，其特征是，所述水上回收运载火箭还包括V形尾翼(8)，舵(6)采用平板形舵，平板形舵安装在V形尾翼(8)上。
4.根据权利要求3所述的水上回收运载火箭，其特征是，所述V形尾翼(8)通过安装轴与箭体(1)铰接，翻转使部分翼面收藏到箭体(1)内，舵(6)随V形尾翼(8)同步翻转。
5.一种采用硬质折叠翼的水上回收运载火箭使用方法，其特征是，采用权利要求1至4其中任一水上回收运载火箭，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种采用硬质折叠翼的水上回收运载火箭，包括箭体(1)、姿控发动机(5)、舵(6)、火箭发动机(7)，其特征是，还包括硬质折叠翼(2)、副翼(21)、气囊舱(3)、气囊(4)；
2.根据权利要求1所述的水上回收运载火箭，其特征是，所述舵(6)为栅格舵，至少有三片，沿圆周方向均布安装在箭体(1)尾部或头部，远离质心设置。
3.根据权利要求1所述的水上回收运载火箭，其特征是，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李沈军，
申请(专利权)人：中国长峰机电技术研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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