一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭的制作方法

1.本发明涉及可重复使用的可回收运载火箭技术领域，具体为一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭。


背景技术：

2.随着国内外航天领域的不断发展，如何降低航天发射费用是整个航天产业面临的主要挑战之一，商业航天的发展对低成本发射和低成本火箭提出了更高的要求，尤其是对于一些低空高速飞行试验发射，实现运载器及其有效载荷的回收和重复使用是降低成本的重要措施，上世纪中开始，世界各航天大国持续开展可重复使用航天运输系统的研究和试验，从构型技术特点上看，可重复使用运载器可以分为水平回收重复使用运载器和垂直回收重复使用运载火箭两大类，开展垂直回收重复使用运载火箭研究的前提是开展运载火箭子级回收技术研究，例如spacex公司的“猎鹰-9r”火箭，采用了垂直返回的方式；俄罗斯提出的“贝加尔号”助推器也采用了带翼飞回式，航天飞机是采用水平滑跑回收的水平回收方式，spacex公司的“猎鹰”火箭整流罩分瓣采用降落伞海上回收，是卫星、飞船降落伞回收之后新的应用。
3.目前只有spacex公司的“猎鹰-9r”火箭实现了第一级火箭和助推器分别回收；整流罩抛罩后分两瓣分别回收，主要采用降落伞海上回收，第二级以上火箭没实现回收，国内的运载火箭还没有实现回收，火箭的发射费用高于spacex公司的火箭发射费用，因此，我们提供了一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭，解决了上述背景技术中提出二级以上火箭没实现回收和火箭的发射费用高于spacex公司的火箭发射费用的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭，包括支架本体，所述一级箭体的外壁安装有回收支架本体，且回收支架本体通过回收支架液压杆与一级箭体连接，所述一级箭体的底部安装有一级火箭发动机，且一级箭体的外壁安装有反推发动机，所述一级箭体的内部的底部安装有一级煤油箱，且一级箭体的内部的中间安装有一级液氧箱，并且一级液氧箱与一级煤油箱的之间安装有箱间断，所述一级箭体的顶部安装有整流罩本体，且整流罩本体的外壁安装有整流罩外连杆，并且整流罩本体的内壁安装有整流罩内连杆，所述一级箭体的顶部安装有二级箭体，且二级箭体的内部安装有二级液氧箱，并且二级箭体的内部安装有二级液氢箱，所述二级液氧箱的底部安装有二级发动机，所述二级箭体的顶部安装有卫星本体，且卫星本体的底部安装有卫星适配器，并且卫星适配器的底部安装有卫星支架。
6.优选的，所述支架本体与回收支架液压杆分别均关于一级箭体的垂直中心线呈环形分布，且支架本体与一级箭体通过回收支架液压杆构成转动结构。
7.优选的，所述整流罩本体的前端为弧形，且整流罩本体关于一级箭体的垂直中心线两侧对称分布。
8.优选的，所述整流罩本体与一级箭体通过整流罩外连杆，且整流罩本体与一级箭体通过整流罩内连杆构成支撑结构。
9.优选的，所述一级火箭发动机关于一级箭体的垂直中心线呈环形分布，且两两所述一级火箭发动机之间呈90
°
夹角。
10.优选的，所述一级煤油箱的体积是一级液氧箱的体积的1.5倍，且一级煤油箱的垂直中心线与一级液氧箱的垂直中心线位于同一纵截面。
11.优选的，所述二级液氢箱的体积与二级液氧箱的体积相等，且二级液氢箱的垂直中心线与二级液氧箱的垂直中心线位于同一纵截面。
12.优选的，所述反推发动机关于一级箭体的垂直中心线呈环形分布，且两两所述反推发动机之间呈90
°
夹角。
13.本发明提供了一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭，具备以下有益效果：
14.1.该一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭通过回收支架本体，支架本体可以对一级箭体进行支撑，当一级箭体回收之后，回收支架的液压杆启动，将回收支架本体打开，然后一级箭体外壁的4组回收支架本体张开与地面贴合，从而对一级箭体进行支撑。
15.2.该一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭通过反推发动机，当需要将二级箭体和一级箭体进行分离时，启动反推发动机，使反推发动机带动一级箭体向下移动，可以使一级箭体可以快速脱离二级箭体。
16.3.该一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭通过整流罩本体，当卫星本体需要脱离时，整流罩外连杆和整流罩内连杆带动整流罩本体向外转动，使一级箭体的顶部打开，当卫星本体脱离之后，整流罩外连杆和整流罩内连杆反方向运行，使整流罩本体反方向运行，将一级箭体的顶部关闭。
17.4.该一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭通过一级火箭发动机，一级火箭发动机总共5台，每台推力80吨，起飞推力400吨，外围的4台发动机用来提供推力并调整火箭姿态向预设轨道飞行，中间的一台发动机可提供起飞推力，同时可实现推力调节，用于火箭回收反推动力。
附图说明
18.图1为本发明正剖结构示意图；
19.图2为本发明局部剖视结构示意图；
20.图3为本发明仰视结构示意图；
21.图4为本发明图2中a出局部放大结构示意图；
22.图5为本发明卫星本体正视结构示意图。
23.图中：1、回收支架本体；2、回收支架液压杆；3、二级箭体；4、卫星本体；5、卫星支架；6、卫星适配器；7、整流罩本体；8、一级火箭发动机；9、一级煤油箱；10、一级液氧箱；11、箱间断；12、二级液氢箱；13、二级发动机；14、反推发动机；15、整流罩外连杆；16、整流罩内连杆；17、二级液氧箱；18、一级箭体。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭，包括回收支架本体1、回收支架液压杆2、二级箭体3、卫星本体4、卫星支架5、卫星适配器6、整流罩本体7、一级火箭发动机8、一级煤油箱9、一级液氧箱10、箱间断11、二级液氢箱12、二级发动机13、反推发动机14、整流罩外连杆15、整流罩内连杆16、二级液氧箱17和一级箭体18，一级箭体18的外壁安装有回收支架本体1，且回收支架本体1通过回收支架液压杆2与一级箭体18连接，所述一级箭体18的底部安装有一级火箭发动机8，且一级箭体18的外壁安装有反推发动机14，所述一级箭体18的内部的底部安装有一级煤油箱9，且一级箭体18的内部的中间安装有一级液氧箱10，并且一级液氧箱10与一级煤油箱9的之间安装有箱间断11，所述一级箭体18的顶部安装有整流罩本体7，且整流罩本体7的外壁安装有整流罩外连杆15，并且整流罩本体7的内壁安装有整流罩内连杆16，所述一级箭体18的顶部安装有二级箭体3，且二级箭体3的内部安装有二级液氧箱17，并且二级箭体3的内部安装有二级液氢箱12，所述二级液氧箱17的底部安装有二级发动机13，所述二级箭体3的顶部安装有卫星本体4，且卫星本体4的底部安装有卫星适配器6，并且卫星适配器6的底部安装有卫星支架5；
28.支架本体与回收支架液压杆2分别均关于一级箭体18的垂直中心线呈环形分布，且支架本体与一级箭体18通过回收支架液压杆2构成转动结构，支架本体可以对一级箭体18进行支撑，当一级箭体18回收之后，回收支架的液压杆启动，将回收支架本体1打开，然后一级箭体18外壁的4组回收支架本体1张开与地面贴合，从而对一级箭体18进行支撑；
29.整流罩本体7的前端为弧形，且整流罩本体7关于一级箭体18的垂直中心线两侧对称分布，整流罩本体7与一级箭体18通过整流罩外连杆15，且整流罩本体7与一级箭体18通过整流罩内连杆16构成支撑结构，整流罩外连杆15和整流罩内连杆16带动整流罩本体7向外转动，使一级箭体18的顶部打开，当卫星本体4脱离之后，整流罩外连杆15和整流罩内连杆16反方向运行，使整流罩本体7反方向运行，将一级箭体18的顶部关闭；
30.一级火箭发动机8关于一级箭体18的垂直中心线呈环形分布，且两两所述一级火箭发动机8之间呈90
°
夹角，一级火箭发动机8总共5台，每台推力80吨，起飞推力400吨，外围的4台发动机用来提供推力并调整火箭姿态向预设轨道飞行，中间的一台发动机可提供起
飞推力，同时可实现推力调节，用于火箭回收反推动力；
31.一级煤油箱9的体积是一级液氧箱10的体积的1.5倍，且一级煤油箱9的垂直中心线与一级液氧箱10的垂直中心线位于同一纵截面，二级液氢箱12的体积与二级液氧箱17的体积相等，且二级液氢箱12的垂直中心线与二级液氧箱17的垂直中心线位于同一纵截面，通过一级煤油箱9和一级液氧箱10可以对燃料进行储存，同时一级煤油箱9和一级液氧箱10之间的箱间断11之间可以对一级煤油箱9和一级液氧箱10进行保护；
32.反推发动机14关于一级箭体18的垂直中心线呈环形分布，且两两所述反推发动机14之间呈90
°
夹角，当需要将二级箭体3和一级箭体18进行分离时，启动反推发动机14，使反推发动机14带动一级箭体18向下移动，可以使一级箭体18可以快速脱离二级箭体3。
33.综上所述，该一种整流罩和一级整体回收的亚轨道运载火箭，当需要对卫星本体4进行发射时，将卫星本体4安装在卫星适配器6顶部，卫星适配器6可以对不同类型的卫星本体4进行安装，然后通过卫星支架5可以将卫星本体4放入火箭的内部，之后在一级煤油箱9、一级液氧箱10、二级液氢箱12和二级液氧箱17分别装入航空煤油、液态氧气和液氢，之后将一级箭体18固定在发射架内，发射卫星本体4时，一级煤油箱9和一级液氧箱10内的煤油和氧气混合，从一级火箭发动机8喷出并被点燃，产生的推力推动一级箭体18向上移动，一级火箭发动机8总共5台，每台推力80吨，起飞推力400吨，外围的4台发动机用来提供推力并调整火箭姿态向预设轨道飞行，中间的一台发动机可提供起飞推力；
34.当一级箭体18移动到一定高度时，启动回收支架液压杆2，使回收支架液压杆2带动回收支架本体1向内旋转，回收支架本体1与一级箭体18贴合，减少一级箭体18上升时的阻力，当运载火箭到达一定的高度时，需要二级箭体3脱离将一级箭体18，整流罩外连杆15和整流罩内连杆16带动整流罩本体7向外转动，使一级箭体18的顶部打开，然后二级液氢箱12和二级液氧箱17之间的液体混合并喷出，使二级箭体3脱离一级箭体18，二级箭体3继续带动卫星本体4向上移动，一级箭体18向下移动，当卫星本体4脱离之后，整流罩外连杆15和整流罩内连杆16反方向运行，使整流罩本体7反方向运行，将一级箭体18的顶部关闭；
35.当一级箭体18下降的过程中，外围的4台发动机用来提供推力并调整火箭姿态向预设轨道飞行，反推发动机14加快一级箭体18的下降速度，当一级箭体18接近地面时，回收支架的液压杆启动，将回收支架本体1打开，然后一级箭体18外壁的4组回收支架本体1张开，对一级箭体18进行固定，当一级箭体18稳定回收完成之后，关闭反推发动机14和一级火箭发动机8，一级箭体18和整流罩返厂，检修合格后可继续使用，用于新的发射。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。