[发明专利]一种基于落区控制的锯齿台阶型变剖面栅格舵结构

说明书

一种基于落区控制的锯齿台阶型变剖面栅格舵结构，包括：栅格舵本体、爆炸螺栓盒、异形旋转轴、展开轴。栅格舵本体的一端通过展开轴连接异形旋转轴；用于再入返回时绕旋转轴转动。异形旋转轴的轴线和展开轴的轴线互相垂直；栅格舵本体的另一端通过高温合金螺栓连接爆炸螺栓盒，用于运载火箭上升段飞行时与箭壁连接。栅格舵本体表面划分为多个均布的栅格结构，每个栅格结构的侧壁截面为尖头钝尾型截面，用于返回时高效提供姿态控制力，每个栅格结构壁面的厚度变化趋势相同。本发明能适用于有轻质高效要求的高速再入落区控制段，填补国内运载火箭子级再入落区控制领域的空白。

技术领域

本发明涉及一种基于落区控制的锯齿台阶型变剖面栅格舵结构，尤其涉及台阶锯齿型传力锁止一体化且栅格截面为尖头钝尾变剖面的栅格舵结构，适用于需要高效气动力控制的运载火箭子级落区控制领域。

背景技术

当前我国长征系列运载火箭常态维持高强密度发射状态，子级残骸落区及安全性已经成为影响运载火箭飞行方案及运载性能的关键因素。为提高运载火箭子级残骸落区安全性、提高火箭任务适应性，提出了采用栅格式舵面结构进行落区控制的需求。当前国内运载火箭均未采用栅格舵结构用于落区控制。XX-2F逃逸整流罩采用了栅格式固定翼结构，但其不能用于姿态控制，仅用于增强气动稳定性。在小型固体火箭领域对栅格舵结构进行了尝试，但尺寸小(外形尺寸不超过1000mm)、截面固定(等壁厚矩形截面，激波不容易穿透格栅，气动外形较差)、锁定面多为平面(需额外的结构限制另外一个方向的自由度，结构笨重)，多用于低速的上升段，不能适用于有轻质高效要求的高速再入落区控制段。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于落区控制的锯齿台阶型变剖面栅格舵结构，适用于有轻质高效要求的高速再入落区控制段，填补国内运载火箭子级再入落区控制领域的空白。

本发明的技术方案是：

一种基于落区控制的锯齿台阶型变剖面栅格舵结构，包括：栅格舵本体、爆炸螺栓盒、异形旋转轴、展开轴；

栅格舵本体的一端通过展开轴连接异形旋转轴；所述异形旋转轴的轴线和展开轴的轴线互相垂直；

栅格舵本体的另一端连接爆炸螺栓盒；

栅格舵本体表面划分为多个均布的栅格结构，每个栅格结构的侧壁截面为尖头钝尾型截面；每个栅格结构壁面的厚度变化趋势相同；

栅格结构壁面包括等厚度段和变厚度段，变厚度段的长度L1和栅格结构壁总长度L的比例为2～3：10；

所述等厚度段的壁厚t的取值范围为3～5mm，所述变厚度段截面为锥形，锥角的取值范围为5°～10°。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明实现了整体式变剖面栅格舵结构，每个格栅截面为尖头钝尾形，符合气动流线型，更好提供了再入返回时的姿态控制力。

2)本发明实现台阶锯齿型传力锁止一体化设计，三方向六自由度同时约束，栅格舵结构轻质高效，降低了对运载火箭运载能力的影响。

3)本发明通过简化设计缩短了生产周期、降低了成本，满足了复杂的空间尺寸要求；通过实物模装，确定该结构方案可行；通过静力试验、功能试验和飞行试验验证，栅格舵本体结构完好，转动灵活，充分证明结构强度、刚度、转动功能等各项指标满足要求。

附图说明

图1为本发明结构展开状态示意图；

图2为本发明结构折叠状态示意图；

图3为本发明锯齿台阶型变剖面栅格舵本体结构示意图；

图4为本发明尖头钝尾变剖面格栅结构示意图；

图5为本发明双耳处锯齿形台阶结构示意图；