[发明专利]一种火箭回收着陆装置

说明书

(一)技术领域

本设计是一种火箭回收着陆装置，它用于运载火箭第一子级在进行轨道分离任务后以垂直姿态返回指定回收区域进行着陆的场景。该火箭回收装置可以通过火箭子级主发动机再点火，爆炸螺栓解锁后，支架在电机辅助作用下自然展开着陆，完成缓冲目的。本设计属于航空航天技术领域。

(二)背景

2006年10月24日上午6时48分，我国太原卫星发射中心成功发射了一枚运载火箭用以携带卫星上天，那就是“长征四号乙”运载火箭，该火箭发射时承载了两颗用于空间环境探测的卫星，而其火箭助推器分离解锁后不可操控地坠落在陕西省内的安康地区，所幸的是火箭助推器的金属物体坠落地面时并没有直接造成人员伤亡，但这一坠落事件依然给当地村民造成了极大的惊慌。2008年4月25日23时35分，由中国空间技术研究院为主研制的我国第一颗数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心通过地球同步转移轨道运载能力为3.8吨的“长征三号丙”运载火箭成功进行发射升空。然而8分钟后，一个庞然大物坠落在仁怀市的九仓镇境内，那就是先前用于发射该卫星的火箭一级助推器残骸。为了保护广大人民群众的生命财产安全避免受到火箭助推器残骸坠落的影响，需要将附近四个乡镇落区的群众，进行大规模的疏散，撤离到开阔地带和远离坠落区的安全区域。

2015年12月22日，轨道通信公司的11颗小型通信卫星经由搭载猎鹰-9(Falcon-9)火箭成功发射，这是美国太空探索技术公司(SpaceX)开发的一款运载火箭。这是升级版猎鹰-9火箭的首次使用。更重要的是，猎鹰-9火箭在世界上首次成功进行火箭第一子级(First stage)有动力情况下的垂直回收，轨道运载火箭的回收技术由此得到了历史上首次充分验证，它同时还为将来能够明显降低发射成本的完全可重复使用运载器打下了坚定地技术基础。

回收运载器能够保障地面人员的生命财产安全，避免火箭发射后的残骸随机坠落入民居威胁生命财产安全。此外，总造价约为五千万美元的猎鹰-9火箭，其推进剂的成本大概只有20万美元。因此，如能有效地完成回收火箭的任务，使其经过简单维修后甚至不需要维修就能够重复使用，则可极大降低其发射成本。针对火箭回收问题，提出一种四腿式回收着陆用支架方案，设计了火箭回收着陆装置，用于实现火箭回收的着陆。

(三)设计内容

1、目的：本设计的目的是为了实现火箭回收的安全着陆，提供了一种火箭回收着陆装置，它提供了一种新的火箭回收着陆方法，克服了现有技术的不足，能实现火箭回收的安全着陆。

2、技术方案：本设计一种火箭回收着陆装置，它是由火箭子级、主动支架、从动支架、液压阻尼杆四个部分组成，其中火箭子级包括：火箭第一子级、电机、电机传动系统三个部分；主动支架包括：传动轴、主动支架两个部分；从动支架包括：缓冲器、缓冲器支架、从动支架金属板两块、整流罩、锁定器，液压阻尼杆自身单独作为一个部分，四个部分组成了一个曲柄机构，其中火箭子级为机架，主动支架为曲柄。

它们之间的位置连接关系是：首先固定火箭第一子级，电机与电机传动系统布置在火箭子级内部，之后通过转动轴将液压阻尼杆和主动支架的一端分别固定在火箭第一子级的支架储仓内部，采用辅助器械使其保持一定的角度，同时将两片从动支架金属板与整流罩通过连接螺栓固定成一个整体，将着陆缓冲器与着陆缓冲器支架连接成为一个整体，然后将锁定器与着陆缓冲器一起与从动支架金属板和整流罩整体连接，形成完整的从动支架部件，再将从动支架依靠转动轴连接在液压阻尼杆和主动支架的另一端，通过辅助器械将着陆支架收起到锁定位置，在锁定器上端与火箭第一子级之间安装双元爆炸螺栓即完成单个着陆支架的装配。子级火箭作为着陆支架所搭载的主体，在其下部支架仓位收纳四个由主动支架，从动支架，液压阻尼杆和整流罩等部件组成的着陆支架，火箭底部安装可重复点火的发动机提供推力。具体的连接接触情况可以参考图1(a)支架收拢状态、图1(b)支架展开状态、图2着陆支架所示。

所述火箭第一子级为抽空圆柱体，其结构轮廓可参考图1，外部直径为3660mm，高度42600mm，支架仓位宽度800mm，高度10850mm，其底端距离火箭底部为600mm，深度为800mm。其主要功能是提供推进力，为火箭第二级提供依托，提供支架收纳仓位，是回收目标进行的主体；

所述电机选型YTSZ系列冶金及起重用变频调速三相异步电机YTSZ335L-4，直径为710mm，长度为1580mm，提供避免卡死的转矩，额定转矩2005.5N·m，最大转矩/额定转矩为3.5；