一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭的制作方法

技术特征：
1.一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于包括：载荷控制组件(1)、载荷舱(2)、控制舱段(3)、发动机(4)、尾翼组件(5)；其中载荷控制组件(1)位于火箭头部，载荷舱(2)位于载荷控制组件(1)后，控制舱段(3)与载荷舱(2)连接位于其后，发动机(4)与控制舱段(3)连接，位于控制舱段(3)之后，尾翼组件(5)安装于发动机(4)的喷管(16)外侧，位于火箭尾部。2.根据权利要求1所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：所述控制舱段(3)包括控制舱段翼座(6)、卷弧式升力翼(7)、卷弧式减旋翼(8)、中间转轴连接件(9)、轴承(10)、电源模块(11)、姿态测量组件(12)、控制组件(13)、gps及北斗天线组件(14)、控制电机(15)、升力翼转轴(21)、升力翼安装件(22)、升力翼安装件转轴(23)、减旋翼转轴(24)。3.根据权利要求1及权利要求2所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：所述载荷舱(2)与发动机(4)通过控制舱段(3)的中间转轴连接件(9)进行结构连接，中间转轴连接件(9)为控制舱段翼座(6)绕箭体轴旋转的旋转轴，中间转轴连接件(9)通过轴承(10)与控制舱段翼座(6)连接。4.根据权利要求2所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：所述控制舱段(3)包括的控制舱段翼座(6)上安装有一对可折叠的卷弧式升力翼(7)及一对可折叠的卷弧式减旋翼(8)。5.根据权利要求4所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：卷弧式升力翼(7)及卷弧式减旋翼(8)有效改善了火箭在折叠状态及展开状态气动外形的整形效果，同时采用卷弧式翼面形式，可有效提高升力翼的翼面积，进一步在有限的空间约束下提高了火箭的增程效果。6.根据权利要求4所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：控制舱段翼座(6)上安装的一对可折叠卷弧式升力翼(7)具有一反向的安装偏置角，在火箭飞行过程中可产生同向的垂直翼面方向的气动力，为火箭增程或精确控制提供气动载荷。7.根据权利要求4所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：所述控制舱段翼座(6)上安装的一对可折叠卷弧式升力翼(7)通过升力翼转轴(21)连接于升力翼安装件(22)上，升力翼安装件(22)通过升力翼安装件转轴(23)连接于控制舱段翼座(6)上。8.根据权利要求7所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：通过升力翼转轴(21)连接于升力翼安装件(22)上的一对卷弧式升力翼(7)可通过升力翼安装件转轴(23)的旋转，得到卷弧式升力翼(7)所需要的安装角。9.根据权利要求4所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：控制舱段翼座(6)上通过减旋翼转轴(24)安装一对可折叠的卷弧式减旋翼(8)具有一同向的安装偏置角，在火箭飞行过程中可产生反向的垂直翼面方向的气动力，综合表现为绕箭体轴方向的气动力矩，可实现对控制舱段翼座(6)的减旋，同时可作为负载平衡控制舱段(3)所包括的控制电机(15)的控制力矩。10.根据权利要求1所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：所述尾翼组件(5)包括尾翼座(17)、尾翼(18)。
11.根据权利要求1及权利要求10所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：所述尾翼座(17)固定安装于发动机(4)的喷管(16)外侧。12.根据权利要求1及权利要求10所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：尾翼组件(5)包括的尾翼座(17)上安装有周向均匀分布的六片可折叠的尾翼(18)。13.根据权利要求1及权利要求10所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：尾翼座(17)上安装的可折叠的尾翼(18)具有一同向的安装偏置角，在火箭飞行过程中可产生沿周向同方向的气动力，综合表现为绕箭体轴方向的气动力矩，可实现对整个箭体部分的气动加载起旋，使整个火箭箭体部分在飞行过程中维持一相对稳定的自转速度。14.根据权利要求1及权利要求10所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：尾翼座(17)上安装的可折叠的尾翼(18)无安装偏置角，在火箭飞行过程中只起到稳定作用，不对箭体产生气动加载效应。15.根据权利要求1及权利要求2所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：控制电机(15)安装于中间转轴连接件(9)与控制舱段翼座(6)之间，控制电机(15)的转子部分(19)与中间转轴连接件(9)固定连接，控制电机(15)的定子部分(20)与控制舱段翼座(6)固定连接。16.根据权利要求1及权利要求15所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于：火箭箭体自旋状态时，可通过控制控制电机(15)的转速，实现对控制舱段翼座(6)滚转方向的控制；火箭箭体无旋状态时，可直接通过控制控制电机(15)的转子部分(19)及定子部分(20)的相对转动角度，实现对控制舱段翼座(6)滚转方向的控制。17.根据权利要求1所述的一种采用卷弧翼实现滑翔增程及精确控制的火箭，其特征在于进行滑翔增程精确控制实现过程如下：在火箭发射后，尾翼组件(5)上安装的尾翼(18)展开，对于箭体自旋方案，尾翼(18)起到气动加载维持箭体转速及稳定作用；对于箭体无旋方案，尾翼(18)起到飞行稳定作用。在火箭飞行轨迹最高点附近，控制舱段(3)上的卷弧式升力翼(7)及卷弧式减旋翼(8)均展开，通过控制电机(15)实时控制控制舱段翼座(6)相对地面坐标系滚转角度，实现对火箭的四种不同控制作用：1)通过控制电机(15)实时控制控制舱段翼座(6)相对地面坐标系滚转角度，使卷弧式升力翼(7)所受到的气动力沿飞行轨迹曲线外法线方向，实现对火箭的滑翔增程作用；2)由姿态测量组件(12)、gps及北斗天线组件(14)经过测量并由控制组件(13)计算火箭落点与期望落点的偏差量及方向，并给出控制指令，由控制电机(15)根据控制指令实时控制控制舱段翼座(6)相对地面坐标系滚转角度，使卷弧式升力翼(7)所受到的气动力在飞行轨迹曲线外法线方向及落点偏差反方向均存在一气动力分量，对火箭滑翔增程的同时实施对火箭落点的精确控制；3)由姿态测量组件(12)、gps及北斗天线组件(14)经过测量并由控制组件(13)计算火箭落点与期望落点的偏差量及方向，并给出控制指令，由控制电机(15)根据控制指令实时控制控制舱段翼座(6)相对地面坐标系滚转角度，使卷弧式升力翼(7)所受到的气动力沿落点偏差反方向，对火箭最大限度地实施落点的精确控制修正；
4)在火箭飞行末段，由控制电机(15)根据当前飞行轨迹方向控制舱段翼座(6)相对地面坐标系滚转角度，使卷弧式升力翼(7)所受到的气动力沿飞行轨迹曲线内法线方向，实现对火箭飞行末段的姿态调整，以增加火箭的落角，在特定应用中提高作用效能。

技术总结
本发明公开了一种利用控制舱段进行滑翔增程及落点精确控制的火箭总体方案，实现增程及落点精确控制。火箭中部增加控制舱段，其上的一对可折叠展开具有反向安装偏置角的卷弧式升力翼可在飞行中产生垂直翼面方向的气动力，通过控制控制舱段翼座相对地面坐标系的滚转角度，控制气动力方向，实现对火箭增程以及对落点精确控制；其上的一对可折叠展开具有同向安装偏置角的卷弧式减旋翼提供减旋力矩，实现对控制舱段翼座的减旋及平衡控制舱段控制电机的控制力矩。采用卷弧形式的升力翼及减旋翼有效改善了火箭折叠状态及展开状态的气动整形效果，可最大限度减小飞行阻力。本发明描述的火箭总体方案，在有效提高飞行距离基础上实现对落点的精确控制。实现对落点的精确控制。实现对落点的精确控制。


技术研发人员：王华 程浩 翟小丽 苏建利 冯修源 马超越 魏炜 黄海鹏
受保护的技术使用者：北京华研军盛科技有限公司
技术研发日：2021.08.31
技术公布日：2021/12/14