运载火箭的制作方法

本实用新型属于火箭技术领域，具体而言，涉及一种运载火箭。

背景技术：

在现有运载火箭的研制技术中，运载火箭电子电气系统是极复杂的网络系统。相关技术中，这个复杂的网络系统采用传统的单层设计，且多级火箭之间的电气元件通过复杂的线缆连接，导致运载火箭电子电气系统设备电缆十分复杂，可扩展性差，故障诊断和排除难度大，生产制造的成本高，研制周期长且研制成本太高，运载火箭电子电气系统严重制约运载火箭的研发，而且运载火箭可靠性低、可维修性和安全性差，系统故障检测繁杂，极不方便，存在改进空间。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种运载火箭，所述运载火箭可简化运载火箭的装配和测试。

根据本实用新型实施例的运载火箭包括：多级火箭和光纤连接器，每一级火箭均具有对应的壳段，相邻的所述壳段相互连接，每个所述壳段内设有光纤段，相邻两个壳段内的所述光纤段通过所述光纤连接器耦合连接。

根据本实用新型实施例的运载火箭，可以高效地完成火箭壳段的连接，简化电子电气系统设备的电缆布置，减小运载火箭电子电气系统的体积、质量，简化运载火箭的装配和测试过程，便于电子电气系统实现一体化设计、多发运载火箭并行测试。

根据本实用新型实施例的运载火箭，所述光纤连接器具有连接器公端和连接器母端，所述连接器公端与其中一级火箭的光纤段端部连接，所述连接器母端与相邻的一级火箭的光纤段端部连接，所述连接器公端与所述连接器母端插接相连。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，所述连接器公端具有插接凸台，所述连接器公端具有贯穿所述插接凸台的通孔，所述其中一级火箭的光纤段端部伸入所述通孔，所述连接器母端具有插接槽，所述插接凸台与所述插接槽配合，所述相邻的一级火箭的光纤段端部贯穿所述连接器母端且伸入所述通孔并与所述其中一级火箭的光纤段端部耦合连接。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，所述光纤段嵌入对应的所述壳段，所述壳段内设有用于容纳所述光纤连接器的安装腔，所述安装腔设在所述壳段的端部且环绕所述光纤段。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，所述壳段的周向设有多个所述光纤段。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，还包括：发射机，所述发射机与最后一级火箭的所述光纤段连接；汇聚节点，每一个所述光纤段上均设有所述汇聚节点；传感器节点，每一级所述火箭上设有至少一个所述传感器节点，所述传感器节点与所述汇聚节点无线连接。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，所述传感器节点包括：传感器、转换电路、处理单元、天线、供电单元，所述传感器用于采集环境参数，所述传感器与所述转换电路电连接，所述转换电路与所述处理单元电连接，所述处理单元与所述天线电连接，所述天线与所述汇聚节点无线连接以收发信息，所述供电单元用于供电。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，所述供电单元包括电池和充电电路，所述电池与所述充电电路电连接，所述充电电路与所述天线电连接以将所述天线接收的部分电磁波转化为电能并传输给所述电池存储。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，所述汇聚节点和所述发射机均具有用于供电的电容电池。

根据本实用新型一个实施例的运载火箭，所述汇聚节点和所述发射机均通过光纤插头与对应的所述光纤段相连。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的运载火箭的内部结构示意图；

图2是本实用新型实施例的运载火箭的传感器节点的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的运载火箭的结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是图3中B-B处的截面图。

附图标记：

运载火箭100，

一级火箭10a，二级火箭10b，三级火箭10c，壳段11，光纤段12，

光纤连接器20，连接器公端21，插接凸台211，连接器母端22，插接槽221，

发射机30，

汇聚节点40，

传感器节点50，传感器51，转换电路52，处理单元53，天线54，供电单元55。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图5，描述根据本实用新型实施例的运载火箭100。

如图1所示，本实用新型的运载火箭100包括：多级火箭10和光纤连接器20。

其中，每一级火箭均具有对应的壳段11，相邻的壳段11相互连接，每个壳段11内设有光纤段12，通过非金属材料加工方法可将光纤段12嵌入火箭壳段11内部，相邻两个壳段11内的光纤段12通过光纤连接器20耦合连接，多个相邻火箭壳段11依次连接形成运载火箭100的外壳体，同时，多个光纤段12通过光纤连接器20依次耦合连接形成火箭光纤，光纤段12既可用于多级火箭的环境参数的分布式光纤测量，又能用于数据信息传输。

可以理解的是，如图1所示，相邻的两个壳段11连接，且相邻的两个壳段11可相互限定位置，多个光纤段12通过光纤连接器20依次耦合连接形成一根完整的光纤，且该光纤贯穿多级火箭10的多个壳段11,壳段11间采用插接方式连接和定位，电气上通过光纤连接器20(如光分插)连接，结构上通过爆炸螺栓进行连接。

比如，以包括一级火箭10a、二级火箭10b、三级火箭10c的运载火箭100为例，一级火箭10a的壳段11、二级火箭10b的壳段11连接，一级火箭10a的壳段11内的光纤段12与二级火箭10b的壳段11内的光纤段12对接，并通过光纤连接器20耦合；二级火箭10b的壳段11、三级火箭10c的壳段11连接，二级火箭10b的壳段11内的光纤段12与三级火箭10c的壳段11内的光纤段12对接，并通过另一个光纤连接器20耦合；一级火箭10a的光纤段12、二级火箭10b的光纤段12、三级火箭10c内的光纤段12连接为一根完整的光纤。在制造过程中，分别在一级火箭10a的壳段11、二级火箭10b的壳段11、三级火箭10c的壳段11内嵌入光纤段12，各壳段11制造完成后，将一级火箭10a、二级火箭10b、三级火箭10c依次连接，且通过光纤连接器20将对应的光纤段12耦合，这样光纤段12即可设于外壳体内，可以简化运载火箭电子电气系统设备的电缆布置。

根据本实用新型实施例的运载火箭100，可以高效地完成火箭壳段11的连接，简化电子电气系统设备的电缆布置，减小运载火箭100电子电气系统的体积、质量，简化运载火箭100的装配和测试过程，便于电子电气系统实现一体化设计、多发运载火箭100并行测试。

根据本实用新型的一个优选的实施例的运载火箭100，如图3-图4所示，光纤连接器20具有连接器公端21和连接器母端22，连接器公端21与其中一级火箭的光纤段12端部连接，连接器母端22与相邻的一级火箭的光纤段12端部连接，连接器公端21与连接器母端22插接相连。

比如，如图4所示，以包括一级火箭10a、二级火箭10b、三级火箭10c的运载火箭100为例，三级火箭10c与二级火箭10b之间的光纤段12通过光纤连接器20耦合，该光纤连接器20的连接器公端21可以与三级火箭10c的光纤段12相连，该光纤连接器20的连接器母端22与二级火箭10b的光纤段12相连，将该光纤连接器20的连接器公端21与连接器母端22插接，即可实现三级火箭10c的光纤段12与二级火箭10b的光纤段12的耦合。

对于二级火箭10b与一级火箭10a之间的光纤段12的耦合连接，可以参照三级火箭10c与二级火箭10b之间的光纤段12的连接方式。

具体的，如图4所示，连接器公端21具有插接凸台211，连接器公端21具有通孔，通孔贯穿插接凸台211，其中一级火箭的光纤段12端部伸入通孔，连接器母端22具有插接槽221，插接凸台211与插接槽221配合，相邻的一级火箭的光纤段12端部贯穿连接器母端22且伸入通孔并与其中一级火箭的光纤段12端部耦合连接。

比如，如图4所示，以包括一级火箭10a、二级火箭10b、三级火箭10c的运载火箭100为例，三级火箭10c与二级火箭10b之间的光纤段12通过光纤连接器20耦合，该光纤连接器20的连接器公端21安装于三级火箭10c，该连接器公端21的插接凸台211具有通孔，三级火箭10c的光纤段12端部伸入通孔，该光纤连接器20的连接器母端22安装于二级火箭10b，该连接器母端22具有插接槽221，二级火箭10b的光纤段12端部贯穿该连接器母端22且伸入通孔，该连接器公端21的插接凸台211与该连接器母端22的插接槽221配合，即可实现三级火箭10c的光纤段12端部与二级火箭10b的光纤段12端部耦合连接，用于三级火箭10c与二级火箭10b的数据信息传输。

优选的，光纤段12嵌入对应的壳段11，壳段11内设有安装腔，安装腔可用于容纳光纤连接器20，安装腔设在壳段11的端部，且安装腔环绕光纤段12，安装腔固定安装光纤连接器20，便于相邻两个光纤连接器20的连接器公端21与连接器母端22在对应位置的连接，安装腔可用于保证光纤连接器20的安装精度和提高安装效率。

进一步地，壳段11的周向设有多个光纤段12，比如光纤段12可为4个，4个光纤段12可沿壳段11的周向均匀间隔开设置，多个光纤段12可用于传输运载火箭100的各个位置的环境参数，提高了光纤传输信息的效率。

如图1所示，根据本实用新型的另一个实施例的运载火箭100，还包括：发射机30、汇聚节点40、传感器节点50。

每一级火箭上设有至少一个传感器节点50，传感器节点50与汇聚节点40无线连接，传感器节点50用于采集环境参数、对环境参数进行数字化处理、对数据进行打包并通过无线网络发送给汇聚节点40。

其中，如图2所示，传感器节点50包括：传感器51、转换电路52、处理单元53、天线54、供电单元55，传感器51用于获取运载火箭100环境参数信息，传感器51与转换电路52电连接，转换电路52与处理单元53电连接，转换电路52对信息进行放大和数字化等处理，处理单元53与天线54电连接，处理单元53根据无线通信协议对数字化后数据进行打包处理，天线54与汇聚节点40无线连接以收发信息，供电单元55用于供电。

具体的，供电单元55可以包括电池和充电电路，电池与充电电路电连接，充电电路与天线54电连接以将天线54接收的部分电磁波转化为电能并传输给电池存储，电池与充电电路对整个无线传感器节点50进行供电。

每一个光纤段12上均设有汇聚节点40，汇聚节点40将处理传感器节点50传输的数据进行处理，通过以太网等方式传输到远程的控制中心，汇聚节点40具有用于供电的电容电池，比如汇聚节点40内置可百万次快速充电的超级电容电池为自身供电，汇聚节点40在发射前通过无线方式接收外部电源供电，并进行存储，汇聚节点40通过光纤插头与对应的光纤段12相连，汇聚节点40所对应的光纤段12通过光纤插头依次连接，进而汇聚节点40将各个传感器节点50传输的数据进行打包处理，通过以太网等方式传输到远程的控制中心。

发射机30与最后一级火箭的光纤段12连接，比如发射机30可以通过光纤插头与对应的光纤段12相连，如图4所示，以包括一级火箭10a、二级火箭10b、三级火箭10c的运载火箭100为例，发射机30与三级火箭10c的光纤段12连接，发射机30具有用于供电的电容电池，比如发射机30内置可百万次快速充电的超级电容电池为自身供电；发射机30在发射前通过无线方式接收外部电源供电，并进行存储。发射机30将电子电气系统处理后的数据发送给地面控制中心。

参见附图所示，图1是一种运载火箭无缆化电子电气系统物理网络的构成示意图。本实用新型的物理网络由无线传感器节点50、汇聚节点40、火箭壳体内嵌光纤段12、无线充电电路及发射机30等组成。其中无线传感器节点50和汇聚节点40通过无线方式进行信息和能量的传输，组成局部无线传感器网络；汇聚节点40、火箭壳段11内嵌光纤和发射机30组成信息传输的主网络，进而汇聚节点40将各个传感器节点50传输的数据进行打包处理，通过以太网等方式传输到远程的控制中心，将远程控制中心的命令发送给各个传感器节点50，使传感器节点50根据人们的命令进行工作。汇聚节点40与无线传感器节点50之间通过无线网络进行通信，汇聚节点40与发射机30之间通过光纤进行通信。汇聚节点40实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布监测任务，并把收集的数据转发到外部网络上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。