一种可回收火箭原理样机的制作方法

本申请涉及航天航空，尤其涉及一种可回收火箭原理样机。

背景技术：

1、大规模部署卫星的关键技术是突破运载火箭重复使用技术，火箭的重复使用不仅可以降低火箭的发射成本，还可以从根本上突破火箭产能的束缚，使火箭实现低成本与航班化。作为重复使用火箭代表的就是美国空间探索公司(spacex)的“猎鹰9号”火箭(falcon-9)，它的一子级重复使用回收技术，充分证明了重复使用技术的可行性和经济价值。

2、然而，重复使用火箭的发射上升段、返回段，涉及总体、弹道、气动、控制、载荷、防热、结构等多个系统，系统间耦合强、相互约束，其研制流程、设计方法、关键技术等方面，系统工程性更强、专业交联度高、任务剖面设计约束强，需要开展上升段与返回段、多专业之间的联合设计，直接开展可重复使用火箭研制，难度较大。

3、因此，如何对运载火箭飞行控制算法和回收技术的验证，以实现运载火箭的垂直回收，是本领域技术人员目前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回收火箭原理样机，以对运载火箭飞行控制算法和回收技术的验证，从而实现运载火箭的垂直回收。

2、为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

3、一种可回收火箭原理样机，包括：结构系统、航电系统、增压输送系统和姿控系统；其中，航电系统包括：箭上控制系统和地面控制系统；箭上控制系统包括：飞行控制器、差分卫星定位移动端、光纤惯组、四台执行舵机、两台涡喷发动机和箭上数传模块，差分卫星定位移动端、光纤惯组、四台执行舵机、两台涡喷发动机和箭上数传模块均与飞行控制器通信连接；地面控制系统包括：地面主控计算机、差分卫星定位地面站和地面数传模块，差分卫星定位地面站和地面数传模块均与地面主控计算机通信连接；飞行控制器与地面主控计算机之间通过箭上数传模块和地面数传模块传递数据；结构系统包括：载荷舱、设备舱、贮箱、动力舱和回收着落支腿；载荷舱的下端与设备舱的上端固定连接；设备舱的下端与贮箱的上端固定连接，航电系统的设备设置在设备舱内；贮箱的下端与动力舱的上端固定连接，航电系统的涡喷发动机设置在动力舱内，每台涡喷发动机的出口均连接有矢量喷管，并且涡喷发动机与贮箱连通；姿控系统控制执行舵机对两个矢量喷管的摆喷进行控制，以实现两台涡喷发动机推力的矢量控制；增压输送系统连接在贮箱的顶部与涡喷发动机的空气增压端口之间，以将涡喷发动机的空气增压端口的气体从贮箱的顶部输送至贮箱内部。

4、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，载荷舱、设备舱、贮箱、动力舱的外壳均采用pla材料通过3d打印加工成型。

5、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，载荷舱、设备舱、贮箱、动力舱的承力框架均由碳纤维板和/或碳纤维管组成，通过铝合金结构件将相邻的碳纤维板和/或碳纤维管连接在一起。

6、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，回收着落支腿采用杆系结构。

7、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，贮箱的内壁采用网格加筋结构，并且贮箱内设置有穿箱电缆槽，用于容纳连接航电系统的设备与涡喷发动机的电缆网。

8、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，贮箱的顶部向上凸出，贮箱的底部向下凸出。

9、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，贮箱的底部中间位置向下凸出形成有汇集腔，汇集腔的下部通过密封接头与连通涡喷发动机的供气管连接。

10、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，差分卫星定位移动端和光纤惯组将惯性导航数据进行融合处理，输出平滑有效的高精度速度位置信息。

11、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，箭上数传模块和地面数传模块的频率范围为900～928mhz。

12、如上所述的可回收火箭原理样机，其中，优选的是，贮箱用于贮存原理样机的燃料，原理样机的燃料为：95％的航空煤油和5％润滑油混合物。

13、相对上述背景技术，本发明提供的可回收火箭原理样机，可以对运载火箭飞行控制算法和回收技术的验证，从而实现运载火箭的垂直回收。

技术特征：

1.一种可回收火箭原理样机，其特征在于，包括：结构系统、航电系统、增压输送系统和姿控系统；

2.根据权利要求1所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，载荷舱、设备舱、贮箱、动力舱的外壳均采用pla材料通过3d打印加工成型。

3.根据权利要求1或2所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，载荷舱、设备舱、贮箱、动力舱的承力框架均由碳纤维板和/或碳纤维管组成，通过铝合金结构件将相邻的碳纤维板和/或碳纤维管连接在一起。

4.根据权利要求1或2所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，回收着落支腿采用杆系结构。

5.根据权利要求1或2所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，贮箱的内壁采用网格加筋结构，并且贮箱内设置有穿箱电缆槽，用于容纳连接航电系统的设备与涡喷发动机的电缆网。

6.根据权利要求1或2所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，贮箱的顶部向上凸出，贮箱的底部向下凸出。

7.根据权利要求6所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，贮箱的底部中间位置向下凸出形成有汇集腔，汇集腔的下部通过密封接头与连通涡喷发动机的供气管连接。

8.根据权利要求1或2所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，差分卫星定位移动端和光纤惯组将惯性导航数据进行融合处理，输出平滑有效的高精度速度位置信息。

9.根据权利要求1或2所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，箭上数传模块和地面数传模块的频率范围为900～928mhz。

10.根据权利要求1或2所述的可回收火箭原理样机，其特征在于，贮箱用于贮存原理样机的燃料，原理样机的燃料为：95％的航空煤油和5％润滑油混合物。

技术总结
本申请涉及航天航空技术领域，尤其涉及一种可回收火箭原理样机，包括：结构系统、航电系统、增压输送系统和姿控系统；航电系统包括：箭上控制系统和地面控制系统；结构系统包括：载荷舱、设备舱、贮箱、动力舱和回收着落支腿；姿控系统控制执行舵机对两个矢量喷管的摆喷进行控制，以实现两台涡喷发动机推力的矢量控制；增压输送系统连接在贮箱的顶部与涡喷发动机的空气增压端口之间，以将涡喷发动机的空气增压端口的气体从贮箱的顶部输送至贮箱内部。本申请可以对运载火箭飞行控制算法和回收技术的验证，从而实现运载火箭的垂直回收。

技术研发人员：杨浩亮,王英诚,马玉海,孙志超,吴炜平
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：2024/1/25