[发明专利]一种地外星球近地飞行器机架系统及飞行器

说明书

本发明公开一种地外星球近地飞行器机架系统及飞行器，该机架系统包括：顶部、底部四边形结构；连接支撑架，包括四根立杆，顶部分别固定在顶部四边形结构的顶点处，底部分别固定在底部四边形结构的四个边的中间部位；缓冲装置，位于连接支撑架外侧，包括分别连接在四根立杆上的四组缓冲单元；每组缓冲单元包括杆状的主缓冲器、两辅助缓冲器及呈盘状的足垫；主缓冲器顶端铰接在立杆中上部，底端铰接于足垫中心；辅助缓冲器一端均铰接于主缓冲器下部，另一端分别铰接在底部四边形结构相邻的两顶点。解决了飞行器机架结构笨重、可靠性低、用途单一的问题，减轻机架重量，提高可靠性及缓冲装置的重复利用性。

技术领域

本发明涉及飞行器机架技术领域，尤其是一种地外星球近地飞行器机架系统及飞行器，供地外飞行器在复杂环境下着陆、起降、飞行。

背景技术

在现在航天领域中，机架作为飞行器的主体结构被广泛应用，飞行器机架系统由机架主承力架和着陆缓冲机构组成，采用什么样的承力构型和着陆缓冲形式，主要由飞行器的特点决定。

目前，飞行器机架主承力结构分为桁架式结构和板式结构。桁架结构包括了空间六边形结构(如surveyor系列)、空间八边形结构(如阿波罗系列)和空间四边形结构(如梦神号系列)等，这些飞行器桁架结构简单但显笨重。板式结构采用隔板作为飞行器的主承力结构，如嫦娥三号月球飞行器等。桁架式结构因具有材料利用率高，整体结构强度大，且有利于结构优化等诸多优势，而得以广泛应用。

从着陆缓冲机构来看，猎鹰-9，Surveyor-1号，阿波罗最初设计，梦神号采用倒三角架式着陆腿，着陆腿张开的角度比较大，不利于承受较大垂向力的情况，对着陆地形的适应能力也较差。

从缓冲器本身讲，梦神号、嫦娥三号、阿波罗号采用铝蜂窝缓冲器，其阻尼是一个未知变化的量，缓冲力不确定且不容易被控制，压缩后不能够恢复变形，仅能单次使用；猎鹰-9、luna-17/20/24、surveyor采用液压式缓冲器，需要做好液压油的密封和温度控制工作。

文章“P.McManamen John,A.Hurlbert Eric,Kroeger Dennis.Development andFlight Operation of a 5lbf to 20lbf O2/CH4 Roll Control Engine for ProjectMorpheus[M].50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference；AmericanInstitute of Aeronautics and Astronautics.2014.”指出梦神号平台主结构采用十字隔板形式。四条着陆腿末端配有蜂窝结构以缓冲过载。

通过以上分析可以看出，当前星际飞行器机架系统具有系统结构重，不能进行多次缓冲，因此目前还未有专门设计用于地外星球近地飞行器可重复起降飞行的机架系统。

现有技术存在以下的缺陷：

1)机架系统结构质量重。飞行器用机架系统供星际着陆使用，这就使得机架系统在下降及着陆过程中，将承受极大载荷，这就必须保证机架系统具有足够的强度，这增加了系统的结构重量。

2)机架系统承力形式简单，可靠性低。飞行器用机架为一次性使用，在结构上应尽可能简单，这就使得系统的承力方式简单不可靠。

3)着陆缓冲装置无法多次重复使用。目前飞行器机架着陆缓冲系统一般采用铝蜂窝缓冲结构，为一次缓冲，无法实现多次缓冲功能的实现。

发明内容

本发明提供一种地外星球近地飞行器机架系统及飞行器，用于克服现有技术中结构笨重、可靠性低及缓冲装置无法重复使用等缺陷，在保证可靠性的基础上，轻型化机架结构，并提高缓冲装置的重复利用性能。

为实现上述目的，本发明提出一种地外星球近地飞行器机架系统，至少包括：