[发明专利]用于运载火箭的简化的可重复使用模块

说明书

技术领域和现有技术

本发明涉及意图形成推进模块的部分的可重复使用模块，该推进模块意图将飞行器送入太空，飞行器是例如意图将诸如通信卫星的有效载荷送入太空的运载火箭。

Ariane V（阿丽亚娜五号）火箭是包括由被称为低温主级（CMS）的第一级和被称为可储存推进级（SPS）的第二级形成的中央本体的运载火箭的众所周知的实例。第一级输送被冷冻到非常低的温度的液体氧和氢，这些液体供应低温发动机。最后一级支撑待被发射的有效载荷，例如卫星。（PAS）。在起飞之前低温发动机被启动并且工作直到第一和第二级分离。

也存在使用甲烷推进或者粉末推进的运载火箭。

这些运载火箭（特别是这些运载火箭的第一级）是完全消耗性的，即，没有寻求重复使用它们。

运载火箭的开发和制造代表着非常高的成本。而且，这种开发是非常漫长的。

因此，已经设想设计第一级是可重复使用的火箭，即，在第一级从第二级分离之后，第一级可以没有损坏地返回到地球。在文献US6454216中描述了这种运载火箭。运载火箭本体的形成第一级的部分由底部推进部分、由燃料和氧化剂罐形成的中间部分以及意图用于第一级整体返回到地球的顶部部分组成。为此目的，第一级设置有适于允许它返回地球和着陆的一组装置。第一级包括在运载火箭的在发射期间被沿着第一级折叠并且构造成展开以用于第一级返回地球的翼片表面、起落装置、控制系统和用以提供返回飞行和用于执行着陆操纵的有氧发动机。

这个运载火箭具有使完全地回收整个第一级成为可能的优点。

但是，这种结构具有一些缺点。首先，在从第一级分离期间，中间部分的罐是空的并且因此代表着具有非常小质量的非常大体积。因此，第一级的平均密度低，这使得第一级非常难以回收。而且，它需要使用被附接到运载火箭的外壳上（特别是在罐处）的大的翼单元，翼单元通常不是非常刚性的。因此必需使附接区域硬化。这个翼区域的增加和加强代表着需要推进的附加质量，因此涉及在罐的尺寸上的增加，并且进而涉及在运载火箭的成本上的显著增加。因此，由完全地回收第一级获得的收益在被涉及用于实现这个回收的修改中被部分地损失。而且，这个类型的运载火箭与已知的运载火箭非常不同。

还没有被公布的国际专利申请PCT/EP2009/067549描述了使用运载火箭的尾翼作为翼片表面的可回收模块，这个尾翼包括三个翅片，其中的两个翅片形成可变更形状的翼，并且其中的一个翅片形成引导翅片。此外，它使用了用于当它进入大气时减小它的速度的降落伞。虽然这个模块是完全令人满意的，但是仍寻求进一步提高它的鲁棒性和可靠性。

本发明的目的因此是提供一种使用成本与当前的运载火箭相比被减小的运载火箭。

发明内容

上述目的由包括至少一个级的运载火箭实现，所述级被分成两个部分，即包含火箭发动机、航空电子设备、推进装置舱、和罐增压系统和独立有氧飞行装置（翼片表面、有氧发动机及其燃料）的第一部分、以及由罐形成的第二部分，该两个部分在发射之后被分离，第一部分包括用以使得它能够不会损坏地返回地球以便被在新的运载火箭中重复使用的装置。第一部分形成所述级的底部。

换句话说，设置得重复使用具有高成本的元件，并且为此目的，可拆卸的模块被形成为装备有使得它能够在传统的跑道上着陆的机翼表面和飞行器发动机。罐的非回收使得回收部分更加容易地可回收，因为回收部分的密度被提高了。支承表面包括固定翅片和稳定器，这使得它的实现和控制非常简单。

此外，与翅片的存在相关联的回收部分的较低位置在爬升阶段期间对运载火箭本身提供了极大的稳定性。

更具体地，模块包括由两个平坦的翼形成的升力表面，该两个平坦的翼中的每一个均在它的下游端部处设置有被铰接以用于转动的稳定器。稳定和升力功能因此被分离，这简化了这些功能中的每一个的最优化。

有利地，设置得使用运载火箭的尾翼作为用于返回地球的翼单元。