应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统的制作方法

本申请涉及航空航天，尤其涉及一种应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统。

背景技术：

1、运载火箭是一种由多级火箭构成的航天运载工具，可将人造地球卫星、载人飞船、航天站或行星际探测器等送入预定轨道。目前，全世界绝大多数运载火箭都是一次性航天工具，火箭第一级在完成分离后会回落到无人区或海域中，不可重复使用。由于绝大部分成本均在火箭第一级上，如果火箭第一级在下落后可以实现回收，就可降低航天研究的成本。因此，各国均在积极探索火箭回收技术。

2、目前，火箭回收方案主要有伞降回收与动力反推垂直降落回收。其中，伞降回收技术成熟度最高，但是伞降回收受天气影响大，无法精准预判火箭着陆区域。动力反推垂直降落回收需要对火箭的速度、姿态、着陆精度等实施高精度控制，然而火箭通过发动机推力调整姿态降落过程中，受到自身高速气流以及环境影响，在即将着陆时易发生摇摆倾斜进而导致翻倒撞毁。

3、因此，如何提高火箭回收的安全性和可靠性，在火箭降落即将着陆发生摇晃时，对火箭进行有效的姿态调整，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、本申请提供了一种应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，能够实现运载火箭的安全回收，在火箭即将着陆发生晃动倾斜的情况下，也能对火箭姿态进行调整，保证火箭平稳着陆，并且该系统结构简单，操控方便。

2、为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

3、一种应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，包括：喷气系统和控制系统；其中，喷气系统包括：姿态调控喷气孔、气体管路、多向阀、加压气体瓶以及主推进器喷管；姿态调控喷气孔开设在火箭的底部，气体管路、多向阀和加压气体瓶位于火箭的内部，并且姿态调控喷气孔与多向阀之间以及多向阀与加压气体瓶之间均通过气体管路连通；主推进器喷管由火箭的底部伸至火箭的外部，以向火箭外部喷出主推进器的尾焰；控制系统包括：控制器、激光测距传感器和激光发射孔；激光发射孔开设在火箭的底部，控制器和激光测距传感器位于火箭的内部，激光测距传感器与激光发射孔对应，并且控制器与激光测距传感器和多向阀均通信连接。

4、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，主推进器喷管位于火箭的底部的中间位置，多个姿态调控喷气孔均匀分布至主推进器喷管的周围，且所有姿态调控喷气孔位于同一圆周上。

5、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，多个激光发射孔均匀分布至主推进器喷管的周围，并且每个激光发射孔位于姿态调控喷气孔的外缘，所有激光发射孔位于同一圆周上。

6、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，激光发射孔的数量与姿态调控喷气孔的数量相同，且一个激光发射孔与一个姿态调控喷气孔在同一径线上。

7、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，在火箭的底部开设有4个姿态调控喷气孔和4个激光发射孔。

8、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，激光测距传感器固定至激光发射孔上。

9、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，激光测距传感器通过激光喷射孔对地面进行测距并将距离实时反馈给控制器，控制器依据距离控制多向阀开启或闭合，以控制加压气体瓶向每个姿态调控喷气孔传递的经姿态调控喷气孔喷出的加压气体的量。

10、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，控制器控制多向阀开启的大小，使距离地面更近一侧的姿态调控喷气孔喷出更多量的加压气体，而距离地面较远一侧的姿态调控喷气孔喷出较少量的加压气体，以对火箭的姿态的调整。

11、如上所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其中，优选的是，主推进器喷管与姿态调控喷气孔采用耐高温的镍基合金材料，气体管路、多向阀和加压气体瓶采用铝合金材料或不锈钢材料。

12、相对上述背景技术，本申请采用多个姿态调控喷气孔和多个激光测距传感器，通过多个激光测距传感器测量距离地面的距离，并且通过距离控制每个姿态调控喷气孔喷出加压气体的量，从而控制各个姿态调控喷气孔的推力大小，极大提高了火箭更加稳定的姿态控制能力。

技术特征：

1.一种应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，包括：喷气系统和控制系统；

2.根据权利要求1所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，主推进器喷管位于火箭的底部的中间位置，多个姿态调控喷气孔均匀分布至主推进器喷管的周围，且所有姿态调控喷气孔位于同一圆周上。

3.根据权利要求2所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，多个激光发射孔均匀分布至主推进器喷管的周围，并且每个激光发射孔位于姿态调控喷气孔的外缘，所有激光发射孔位于同一圆周上。

4.根据权利要求3所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，激光发射孔的数量与姿态调控喷气孔的数量相同，且一个激光发射孔与一个姿态调控喷气孔在同一径线上。

5.根据权利要求4所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，在火箭的底部开设有4个姿态调控喷气孔和4个激光发射孔。

6.根据权利要求1至5任一项所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，激光测距传感器固定至激光发射孔上。

7.根据权利要求1至5任一项所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，激光测距传感器通过激光喷射孔对地面进行测距并将距离实时反馈给控制器，控制器依据距离控制多向阀开启或闭合，以控制加压气体瓶向每个姿态调控喷气孔传递的经姿态调控喷气孔喷出的加压气体的量。

8.根据权利要求7所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，控制器控制多向阀开启的大小，使距离地面更近一侧的姿态调控喷气孔喷出更多量的加压气体，而距离地面较远一侧的姿态调控喷气孔喷出较少量的加压气体，以对火箭的姿态的调整。

9.根据权利要求1至5任一项所述的应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，其特征在于，主推进器喷管与姿态调控喷气孔采用耐高温的镍基合金材料，气体管路、多向阀和加压气体瓶采用铝合金材料或不锈钢材料。

技术总结本申请涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种应用于运载火箭垂直下降回收的姿态调整系统，包括：喷气系统和控制系统；喷气系统包括：姿态调控喷气孔、气体管路、多向阀、加压气体瓶和主推进器喷管；姿态调控喷气孔开设在火箭的底部，姿态调控喷气孔与多向阀之间和多向阀与加压气体瓶之间通过气体管路连通；主推进器喷管由火箭的底部伸至火箭的外部，向火箭外部喷出主推进器的尾焰；控制系统包括：控制器、激光测距传感器和激光发射孔；激光发射孔开设在火箭的底部，激光测距传感器与激光发射孔对应，并且控制器与激光测距传感器和多向阀均通信连接。本申请能实现火箭的安全回收，对火箭姿态进行调整，保证火箭平稳着陆，且其结构简单，操控方便。技术研发人员：孙毅,王英诚,薛子旺受保护的技术使用者：北京中科宇航技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5