一种可重复使用的火箭的制作方法

本申请涉及火箭，尤其涉及一种可重复使用的火箭。

背景技术：

1、随着航空航天技术的发展，各个国家以及各大科技巨头正在积极布局空天领域，抢占太空卫星轨道频率资源，目前全球已经发布的通信卫星星座计划超过25个，计划发射卫星数量超过4万颗。以往运载火箭大多是针对某项工程任务而设计研发的，但对于未来市场占比达到70％以上的商业卫星而言，并没有特别适合的火箭，所以必须研制出一款更为“亲民”的新一代中型运载火箭，填补太阳同步轨道卫星发射能力空白，满足未来各类发射需求，因此大量的卫星发射需求溢出，急需发展可重复使用火箭，满足市场需求。

2、市场需求和技术创新共同驱动可重复使用运载火箭发展，快速响应、宽适应性、经济性是航天运输系统追求的主要目标。运载火箭技术经过几十年的发展,逐渐成熟并趋向于产业化发展,航天动力、电子元器件、新材料、先进制造工艺等多个领域获得突破,技术创新使运载火箭能够像飞机返回发射场(航天港)一样往返空间,并在加注燃料和简单维护后再次发射成为可能。另外,为构建和维持体系化稳定运行的航天系统,需要降低进入空间的成本,以“轨道革命”的形式促进发射需求呈指数级增长。这种大幅度降低入轨价格的运载器是一次性火箭无法做到的,必须采用可重复使用火箭技术。

3、因此，如何使得火箭能够重复使用，以降低火箭入轨成本，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种可重复使用的火箭，以实现火箭的重复使用，降低火箭入轨成本。

2、为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

3、一种可重复使用的火箭，包括：一子级、二子级、助推器、多个回收着陆支腿和多个栅格舵装置；其中，一子级由下至上依次为一级尾段、一级后过渡段、一级燃料箱段、一级箱间段、一级氧箱段和一二级间段；一级发动机位于一级尾段中，一级燃料箱位于一级燃料箱段中，一级氧箱位于一级氧箱段中，一级氧箱和一级燃料箱连通至一级发动机，以为一级发动机提供燃料和氧；助推器设置于一子级的外侧，以为一子级提供助推动力；二子级由下至上依次为二级燃料箱段、二级箱间段、二级氧箱段、转接框和整流罩；二级发动机位于一二级间段中，在一子级和二子级分离时，一二级间段的上端为一二级分离面，二级燃料箱位于二级燃料箱段中，二级氧箱位于二级氧箱段中，二级氧箱和二级燃料箱连通至二级发动机，以为二级发动机提供燃料和氧；转接框的下端与二级氧箱段的上端固定连接，转接框的上端用于固定安装运载设备的载荷支架；转接框被包络至整流罩内；多个回收着陆支腿的一端均匀地铰接至一子级的外表面的一圆周上；并且多个回收着陆支腿可绕着铰接点由上向下旋转预定钝角，使其由与一子级的外表面平齐旋转至其斜向下延伸，以将多个回收着陆支腿打开；多个栅格舵装置均匀地铰接至一子级的外表面的一圆周上，并且多个栅格舵装置可绕着铰接点由其与一子级的外表面平齐旋转至其与一子级的外表面垂直，以在一子级回收垂直降落阶段控制一子级的飞行姿态。

4、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，3台一级发动机呈一字形排列在一级尾段中，2台二级发动机呈一字形排列在一二级间段中。

5、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，助推器与一子级之间采用超静定捆绑形式。

6、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，一子级的外表面的同一圆周上铰接有四个回收着陆支腿，一子级的外表面的同一圆周上铰接有四个栅格舵装置。

7、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，回收着陆支腿包括：主支腿、副支腿和缓冲支腿；主支腿可伸缩，且主支腿的一端铰接至一级燃料箱段的外表面的第一圆周上，主支腿的另一端与副支腿的一端铰接；副支腿的另一端铰接至一级后过渡段的外表面的第一圆周上；缓冲支腿的一端铰接至一级燃料箱段的外表面的第二圆周上，缓冲支腿的另一端铰接至主支腿与副支腿的铰接处，且缓冲支腿呈弯折状，弯折凸出的一侧朝向副支腿。

8、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，回收着陆支腿还包括：足垫；足垫固定至副支腿与主支腿铰接的一端的下表面上，以在回收着陆支腿与地面接触的瞬间，起到缓冲作用。

9、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，栅格舵装置包括：栅格舵、栅格舵舵轴、传动机构、驱动系统和展开锁紧机构；栅格舵与栅格舵舵轴铰接，栅格舵舵轴穿过一子级的侧壁并伸入至一子级内部，传动机构位于一子级内部，且与栅格舵舵轴连接，驱动系统也位于一子级内部，且与传动机构连接；栅格舵上具有锁紧孔，展开锁紧机构固定至一子级的内表面上，且展开锁紧机构的锁紧端穿过一子级的侧壁，在栅格舵未绕着与栅格舵舵轴铰接的铰接点旋转之前，栅格舵与一子级的外表面平齐时，穿过一子级的侧壁的展开锁紧机构的锁紧端伸入栅格舵上的锁紧孔内。

10、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，栅格舵包括：边框和多个栅格壁，多个栅格壁交叉镶嵌在边框内，以形成蜂窝网格栅格舵。

11、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，一级氧箱、一级燃料箱、二级氧箱和二级燃料箱均采用自生增压系统。

12、如上所述的可重复使用的火箭，其中，优选的是，自生增压系统包括：加热管路、增压管路和发动机推进剂蒸汽管路；加热管路的一端连接至连通一级燃料箱与一级发动机的传输管路上/连通一级氧箱与一级发动机的传输管路上/连通二级燃料箱与二级发动机的传输管路上/连通二级氧箱与二级发动机的传输管路上，加热管路的另一端连接至发动机加热部件，以加热汽化部分氧/燃料通入加热部件；发动机推进剂蒸汽管路的一端连接至发动机加热部件，发动机推进剂蒸汽管路的另一端连接至增压管路的一端，增压管路的另一端连接至一级氧箱/一级燃料箱/二级氧箱/二级燃料箱的上端，以将加热汽化后的氧/燃料蒸气送入一级氧箱/一级燃料箱/二级氧箱/二级燃料箱内，实现自生增压。

13、相对上述背景技术，本申请所提供的可重复使用的火箭在一子级和二子级分离之后，一子级垂直返回，二子级将有效载荷送入预定轨道，并且一子级通过一级发动机点火反推、栅格舵展开提供气动阻力，实现一子级的减速，垂直着陆时由安装在一子级下部的回收着陆支腿支撑，在回收后一子级经修复、组装并补充燃料后，可重新执行发射任务。

技术特征：

1.一种可重复使用的火箭，其特征在于，包括：一子级、二子级、助推器、多个回收着陆支腿和多个栅格舵装置；

2.根据权利要求1所述的可重复使用的火箭，其特征在于，3台一级发动机呈一字形排列在一级尾段中，2台二级发动机呈一字形排列在一二级间段中。

3.根据权利要求1或2所述的可重复使用的火箭，其特征在于，助推器与一子级之间采用超静定捆绑形式。

4.根据权利要求1或2所述的可重复使用的火箭，其特征在于，一子级的外表面的同一圆周上铰接有四个回收着陆支腿，一子级的外表面的同一圆周上铰接有四个栅格舵装置。

5.根据权利要求1或2所述的可重复使用的火箭，其特征在于，回收着陆支腿包括：主支腿、副支腿和缓冲支腿；

6.根据权利要求5所述的可重复使用的火箭，其特征在于，回收着陆支腿还包括：足垫；足垫固定至副支腿与主支腿铰接的一端的下表面上，以在回收着陆支腿与地面接触的瞬间，起到缓冲作用。

7.根据权利要求1或2所述的可重复使用的火箭，其特征在于，栅格舵装置包括：栅格舵、栅格舵舵轴、传动机构、驱动系统和展开锁紧机构；

8.根据权利要求7所述的可重复使用的火箭，其特征在于，栅格舵包括：边框和多个栅格壁，多个栅格壁交叉镶嵌在边框内，以形成蜂窝网格栅格舵。

9.根据权利要求1或2所述的可重复使用的火箭，其特征在于，一级氧箱、一级燃料箱、二级氧箱和二级燃料箱均采用自生增压系统。

10.根据权利要求9所述的可重复使用的火箭，其特征在于，自生增压系统包括：加热管路、增压管路和发动机推进剂蒸汽管路；

技术总结
本申请涉及箭技术领域，尤其涉及一种可重复使用的火箭，包括：一子级、二子级、助推器、多个回收着陆支腿和多个栅格舵装置；一子级由下至上依次为一级尾段、一级后过渡段、一级燃料箱段、一级箱间段、一级氧箱段和一二级间段；助推器设置于一子级的外侧；二子级由下至上依次为二级燃料箱段、二级箱间段、二级氧箱段、转接框和整流罩；多个回收着陆支腿的一端均匀地铰接至一子级的外表面的一圆周上；多个栅格舵装置均匀地铰接至一子级的外表面的一圆周上。本申请可以实现火箭的重复使用，降低火箭入轨成本。

技术研发人员：杨浩亮,张瑞,王瑀宁
受保护的技术使用者：广州中科宇航探索技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15