一种分离整流一体化的柔性充气整流罩的制作方法

本发明属于飞行器设计，具体涉及一种分离整流一体化的柔性充气整流罩。

背景技术：

1、整流罩是导弹或运载火箭等飞行器的重要结构组成部分，其作用是保证飞行器在大气层中飞行时能够保持良好的气动外形以减小空气阻力，同时消除大气层中环境因素对内部有效载荷的影响。

2、当导弹或运载火箭飞出大气层之后，需要完成飞行器本体与整流罩之间的分离，以实现内部有效载荷的正常工作。整流罩分离方式通常采用过顶式分离和剥离式分离两种。对于过顶式分离：整流罩为一整体，分离时整流罩向前推，直到与飞行器本体完全脱离；分离冲量装置主要是火药弹射筒。对于剥离式分离：整流罩沿纵向分开成两半或多瓣，像一个蚌壳，靠箍带或锁销、爆炸螺栓和无污染导爆索连接在一起，成为一个受力整体；分离冲量装置有弹簧、火药弹射筒、冲击气囊等。

3、为了增大有效载荷的装载空间，整流罩结构内部往往具有很大的空腔。为了抵抗飞行过程中的受载变形，传统整流罩结构必需采用金属、碳纤维复合材料等高强刚度材料，且内部需设置加强筋条或大厚度的蜂窝结构，结构重量代价较大。另外，为了保证整流罩可靠分离，与分离过程相关的解锁、驱动、导向等各类机构会进一步加剧整流罩的重量占比。

4、整流罩结构的减重将对飞行器的整体飞行性能有较大的提升，因此有必要从承载和分离原理的角度对整流罩结构进行优化设计。在此背景下，需要在实现整流罩原有承载、分离功能的基础上，对整流罩结构做出优化改进，进一步降低结构重量和成本。

技术实现思路

1、本发明提供一种分离整流一体化的柔性充气整流罩，目的是在实现整流罩承载、分离功能的基础上，降低整流罩结构重量和成本。

2、本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

3、一种分离整流一体化的柔性充气整流罩，包括整流罩头锥、柔性整流罩壁、整流罩后端连接框、可控断裂连接件和气体增压装置；整流罩头锥采用耐高温材料制成，外形根据气动外形需要设计，内部为实心结构或硬壳质结构；柔性整流罩壁采用工程塑料或柔性有机纤维复合材料制成，充气后为圆锥台状，小端外径与整流罩头锥的端面外径一致，柔性整流罩壁和整流罩头锥之间通过不锈钢钢丝进行缝合连接固定；柔性整流罩壁靠近飞行器本体的一侧设置有整流罩后端连接框，用于连接固定和支撑；整流罩后端连接框采用法兰式结构，尺寸和规格与飞行器本体连接框一致；柔性整流罩壁和整流罩后端连接框之间通过不锈钢钢丝进行缝合连接固定；飞行器本体连接框和整流罩后端连接框之间通过可控断裂连接件连接固定，连接处密封；气体增压装置的排气孔设置在柔性整流罩壁的空腔内；气体增压装置设置在有效载荷和柔性整流罩壁之间，贯穿飞行器本体连接框和整流罩后端连接框且密封固定，用于为柔性整流罩壁进行可控充气。

4、作为优选方案，柔性充气整流罩还包括横侧向辅助支撑，横侧向辅助支撑设置在有效载荷和柔性整流罩壁之间，采用环状结构或镂空的框架结构。

5、作为优选方案，横侧向辅助支撑采用环状结构，沿与飞行器本体轴向垂直的方向设置，内环形状与有效载荷的外形一致，紧贴固定，外环与柔性整流罩壁进行固连。

6、作为优选方案，横侧向辅助支撑采用工程塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料其中一种制成。

7、作为优选方案，整流罩头锥采用耐高温金属、陶瓷基复核材料、石英纤维复合材料其中一种制成。

8、作为优选方案，柔性整流罩壁采用工程塑料制成，选用玻纤增强abs、玻纤增强聚碳酸酯或高强玻纤增强尼龙其中一种，通过注塑工艺实现结构成型。

9、作为优选方案，柔性整流罩壁采用柔性有机纤维复合材料制成，选用pi纤维、pbo纤维或m5纤维其中一种。

10、作为优选方案，整流罩后端连接框采用金属材料、树脂基碳纤维复合材料、3d打印轻质多孔金属材料其中一种制成。

11、作为优选方案，气体增压装置采用气泵，配备储气装置，携带气源。

12、作为优选方案，气体增压装置采用气体发生器。

13、本发明所取得的有益技术效果是：

14、能够适应飞行载荷环境条件，与现有技术相比，可实现结构大幅度轻质化，并可在简化分离系统的基础上，实现整流罩可靠分离，解决了现有技术存在的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。

技术特征：

1.一种分离整流一体化的柔性充气整流罩，其特征在于，包括整流罩头锥(11)、柔性整流罩壁(13)、整流罩后端连接框(15)、可控断裂连接件(17)和气体增压装置(18)；

2.根据权利要求1所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述柔性充气整流罩还包括横侧向辅助支撑(12)，所述横侧向辅助支撑(12)设置在有效载荷和柔性整流罩壁(13)之间，采用环状结构或镂空的框架结构。

3.根据权利要求2所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述横侧向辅助支撑(12)采用环状结构，沿与飞行器本体轴向垂直的方向设置，内环形状与有效载荷的外形一致，紧贴固定，外环与柔性整流罩壁(13)进行固连。

4.根据权利要求3所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述横侧向辅助支撑(12)采用工程塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料其中一种制成。

5.根据权利要求1所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述整流罩头锥(11)采用耐高温金属、陶瓷基复核材料、石英纤维复合材料其中一种制成。

6.根据权利要求1所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述柔性整流罩壁(13)采用工程塑料制成，选用玻纤增强abs、玻纤增强聚碳酸酯或高强玻纤增强尼龙其中一种，通过注塑工艺实现结构成型。

7.根据权利要求1所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述柔性整流罩壁(13)采用柔性有机纤维复合材料制成，选用pi纤维、pbo纤维或m5纤维其中一种。

8.根据权利要求1所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述整流罩后端连接框(15)采用金属材料、树脂基碳纤维复合材料、3d打印轻质多孔金属材料其中一种制成。

9.根据权利要求1所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述气体增压装置(18)采用气泵，配备储气装置，携带气源。

10.根据权利要求1所述的柔性充气整流罩，其特征在于，所述气体增压装置(18)采用气体发生器。

技术总结本发明提出一种分离整流一体化的柔性充气整流罩，属于飞行器设计技术领域，包括整流罩头锥、柔性整流罩壁、整流罩后端连接框、可控断裂连接件和气体增压装置；整流罩头锥外形根据气动外形需要设计；柔性整流罩壁充气后为圆锥台状，小端外径与整流罩头锥的端面外径一致，靠近飞行器本体的一侧设置有整流罩后端连接框；柔性整流罩壁分别与整流罩头锥和整流罩后端连接框通过不锈钢钢丝缝合固定；飞行器本体连接框和整流罩后端连接框之间通过可控断裂连接件连接固定，连接处密封；气体增压装置设置在有效载荷和柔性整流罩壁之间，排气孔设置在柔性整流罩壁的空腔内。本发明在实现整流罩功能的基础上，降低了结构重量和成本。技术研发人员：崔慧永,王捷冰,乔逸飞,王一凡,齐征受保护的技术使用者：北京临近空间飞行器系统工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18