[发明专利]一种面向重复使用火箭的变刚度阻尼支撑机构

说明书

本发明涉及一种面向重复使用火箭的变刚度阻尼支撑机构，包括摆臂组件、支撑杆组件、伸缩弯梁组件和安装座组件，摆臂组件包括摆臂接头和摆臂，摆臂两端与摆臂接头固连形成摆臂组件，摆臂组件一端的摆臂接头与安装座相连，另一端的摆臂接头同时连接支撑杆和伸缩弯梁；安装座组件包括安装座和弹簧片，全套支撑机构呈收缩状态时，弹簧片处于受压状态，机构需展开时，外设锁定装置对摆臂的锁定解除，摆臂在弹簧片的作用下绕安装座转动，带动弯梁收缩升高和支撑杆伸长升高。本发明在满足在重复使用火箭整流罩和舱段结构安装的几何外形尺寸和接口要求的基础上，不改变壳段或整流罩等火箭结构的原本结构形式，采用运动机构的形式增加结构整体刚度。

技术领域

本发明涉及一种面向重复使用火箭的变刚度阻尼支撑机构，用于提高重复使用火箭整流罩和舱段结构在再入返回过程中的结构刚度，并提供阻尼降冲击效果，增加火箭结构保持完整性的能力。

背景技术

运载火箭的重复使用化是降低发射成本、提高发射频率和建立常态化进入空间能力的重要途径，同时提高落区可用性也是减少运载火箭飞行弹道设计约束的重要因素，提高落区安全性的同时也能提高火箭的运载能力，运载火箭无损回收与重复使用技术探索和实践，能够带动航天技术的探索发展。

火箭整流罩结构以及部分舱段结构再入过程会经历分离、真空平稳段、最大动压翻滚变形段、姿态稳定段等阶段，由于分离后的火箭整流罩结构以及部分舱段结构为开敞性结构，具有重量轻、刚度低等特点，且面积大，受大气层气动阻力作用明显。因此容易受分离振动以及外部激励产生呼吸效应等大变形，在经历反复大变形后结构易产生塑性变形和疲劳断裂，造成结构发生破坏。

重复使用火箭整流罩结构以及部分舱段结构需设计相关结构和机构提高结构的整体刚度，可从两方面入手，一方面可采用蜂窝夹芯/复材蒙皮夹层结构，在保证轻质化的前提下提高整体刚度，缺点是制造工艺复杂、成本高、合格率低；另一方面是在结构内部增加支撑机构，形成盒状闭式结构。由于在主任务阶段整流罩结构以及舱段结构内部需给有效载荷留出足够的安装空间和分离安全空间，因此可采用可展机构，主任务阶段处于折叠状态，让出有效载荷空间。在火箭部段分离后内部机构展开形成支撑，提高刚度。除提高刚度外，火箭整流罩结构以及舱段结构在分离时会收到分离弹簧、爆炸螺栓等分离装置的冲击，在真空段即产生大变形，需要支撑机构具备提供阻尼的能力、降低冲击并使变形运动衰减。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种面向重复使用火箭的变刚度阻尼支撑机构，在满足在重复使用火箭整流罩和舱段结构安装的几何外形尺寸和接口要求的基础上，折叠状态能够紧贴舱段结构内壁减小对空间的占用，确保有效载荷安装空间和分离裕度，展开后提升整流罩等结构的刚度/强度，并能对结构的往复变形提供阻尼作用，令振动衰减，保护箭体结构安全和完整性。

本发明解决技术的方案是：

一种面向重复使用火箭的变刚度阻尼支撑机构，包括摆臂组件、支撑杆组件、伸缩弯梁组件和安装座组件，

摆臂组件包括摆臂接头和摆臂，摆臂两端与摆臂接头固连形成摆臂组件，摆臂组件一端的摆臂接头与安装座相连，另一端的摆臂接头同时连接支撑杆和伸缩弯梁；

安装座组件包括安装座和弹簧片，全套支撑机构呈收缩状态时，弹簧片处于受压状态，机构需展开时，外设锁定装置对摆臂的锁定解除，摆臂在弹簧片的作用下绕安装座转动，带动弯梁收缩升高和支撑杆伸长升高；

支撑杆组件包括支撑杆接头、支撑杆内筒和支撑杆外筒，支撑杆内筒和支撑杆外筒套接，支撑杆组件一端的支撑杆接头与摆臂组件铰接，另一端的支撑杆接头与安装在壳段或整流罩内的安装座铰接；摆臂转动带动支撑杆升高，支撑杆内筒和支撑杆外筒产生相对移动，支撑杆整体伸长；

伸缩弯梁组件包括弯梁、弯梁套筒、弯梁接头、锁定块、弹簧、锁盒、摩擦块和碟簧，

弯梁包括弯梁头部和弯梁尾部，中间为弯曲的结构件；