[发明专利]一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构

说明书

本发明涉及一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构，涉及空间飞行器被动防护与安全领域；包括n个支撑管、迎风阻力面蒙皮、m个树脂框架、气瓶和固定底座；固定底座为正n棱锥结构；固定底座的底平面固定安装在外部飞行器上；固定底座每个侧面设置有1个出气孔；固定底座的锥顶部设置有1个进气孔；每个支撑管的轴向一端与1个出气孔对接；气瓶竖直设置在固定底座的顶部；迎风阻力面蒙皮贴附在n个支撑管的外壁；m个树脂框架等间距均匀设置在迎风阻力面蒙皮的内面上；本发明在空间飞行器达到使用寿命后进行在轨展开，增加飞行器的迎风阻力面面积，增大空间飞行器所受的气动阻力，实现近地轨道到达寿命的空间飞行器在25年内进入大气层陨落的需求。

技术领域

本发明属于空间飞行器被动防护与安全领域，涉及一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构。

背景技术

地球上距地面高度200～800km的近地轨道是人类近六十年来的主要航天活动区域，该区域充斥着大量人造卫星、火箭末级推进器等飞行器。现有飞行器寿命大都为5～10年，达到寿命的卫星失去了控制，由于飞行器任务后无法实现有效的离轨、长期在原轨道上飞行，极易与其他空间飞行器或空间碎片相撞而发生爆炸、裂解，形成大量新的空间碎片，如果不采取措施，这种潜在的多米诺效应将导致近地轨道区域的空间环境持续恶化，大大影响未来航天器的安全。因此有必要对达到寿命的卫星进行离轨处理，另外2007年，空间碎片协调委员会(IADC)出版了《空间碎片缓解指南》，建议航天器在完成任务后25年内或者入轨后30年内应脱离轨道。

目前，近地轨道空间飞行器达到寿命后采用的是主动离轨的方式进行脱离轨道。空间飞行器主动离轨是采用推进剂的形式对飞行器进行反向推进，降低飞行器速度，从而降低飞行器轨道高度，最终实现飞行器的清除；主动离轨的方式存在质量大、机构复杂、成本高的缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构，在空间飞行器达到使用寿命后进行在轨展开，增加飞行器的迎风阻力面面积，进而增大空间飞行器所受的气动阻力，最终实现近地轨道到达寿命的空间飞行器在25年内进入大气层陨落的需求。

本发明解决技术的方案是：

一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构，包括n个支撑管、迎风阻力面蒙皮、m个树脂框架、气瓶和固定底座；其中，固定底座为正n棱锥结构；固定底座的底平面固定安装在外部飞行器上；固定底座的n个侧面上，每个侧面设置有1个出气孔；固定底座的锥顶部设置有1个进气孔；每个支撑管的轴向一端与1个出气孔对接；气瓶竖直设置在固定底座的顶部，且气瓶与进气孔对接；迎风阻力面蒙皮贴附在n个支撑管的外壁；m个树脂框架等间距均匀设置在迎风阻力面蒙皮的内面上；n为正整数，且4≤n≤8；m为正整数，且5≤m≤8。

在上述的一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构，n个支撑管的轴向底端与固定底座固连；n个支撑管的轴向顶端呈发散状态向外侧展开；初始状态，n个支撑管的轴向顶端带动迎风阻力面蒙皮向轴向底端呈卷缩状态；当到达预设时间后，由气瓶通过进气孔输入气体，气体由n个出气孔排出至n个支撑管，n个支撑管由卷缩状态伸展至展开状态，带动迎风阻力面蒙皮打开。

在上述的一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构，所述支撑管为杆状结构；支撑管包括内胆、第一聚酰亚胺薄膜、铝箔层和第二聚酰亚胺薄膜；其中，内胆设置在支撑管的轴线位置；第一聚酰亚胺薄膜套装在内胆的外壁；铝箔层套装在第一聚酰亚胺薄膜的外壁；第二聚酰亚胺薄膜套装在铝箔层的外壁；第一聚酰亚胺薄膜和第二聚酰亚胺薄膜的壁厚为10-25μm；铝箔层的厚度为25-50μm；内胆采用聚酰亚胺薄膜或热塑性聚氨酯弹性体薄膜或聚酯薄膜制成。

在上述的一种用于空间飞行器清除的可展开锥形薄膜结构，所述支撑管沿轴向为变径结构；支撑管轴向顶端直径与底端直径比为1/5～3/4；支撑管的轴向长度为3-20m。