[发明专利]一种用于火箭一子级落区控制的修正系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于火箭一子级落区控制的修正系统及方法，系统包括阻力修正装置和控制装置，阻力修正装置设置于火箭一子级头部，包括沿火箭一子级自身周向排列的多个阻力片，阻力片远离火箭一子级头部的一端为固定端，沿着固定端到自由端方向与火箭一子级本体轴线之间形成夹角θ，阻力修正装置通过调整θ产生法向控制力和增阻，使得箭体姿态达到自稳定；控制装置设置于火箭一子级本体内用于控制阻力修正装置所安装阻力片与火箭一子级本体轴线之间的夹角θ。实时信息采集系统采集所述火箭一子级的实时飞行参数，并发送至控制装置，控制火箭一子级飞行至预定高度后张开阻力修正装置。本发明具有精度高、稳定性强、成本低、系统简单的优点。

技术领域

本发明涉及火箭回收技术领域，特别是一种用于火箭一子级落区控制的修正系统及方法。

背景技术

目前火箭等航天飞行器大都是一次性使用，成本居高不下，发射周期长，实现飞行器回收是解决成本高、周期长的必然途径。目前实现飞行器回收主要有以下几种方式：

一种是采用群伞回收的方式，例如专利1(一种用于飞行器回收的降落伞系统、降落回收方法，CN201910913118.6)和专利2(一种用于一级箭体回收的伞降式回收系统及液体火箭，CN202010142356.4)提出的方法就是此类方式，通过将群伞安装于助推器头部，以尾部朝下的垂直姿态溅落水上。这种方法在美国哥伦比亚号航天飞机固体助推器的回收上被成功利用，但是伞降式回收着陆精度较差，受风场影响因素较大，稳定性弱，很难实现小区域定点着陆。

另一种是采用舵机+发动机的落区控制方案，例如专利3(一种电动火箭发动机系统，CN201922094994.9)和专利4(一种可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统，CN201920051799.5)提出的此类落区控制方法，在靠近地面时箭体底部发动机多次点火，通过火箭动力实现转向调姿、改变推力，从而实现降落与定点着陆，经过清理、维修与测试后即可重复使用。此种重复使用模式是火箭动力多次启动+垂直着陆，这种方法需要运载火箭一子级在分离时，保留一定量的推进剂，用以返回地面过程中发动机点火减速，从而造成了运载火箭动力和运载能力的损失，对于垂直返回原场地，动力损失幅度达到40％以上，对于不返回原场地，动力损失幅度也能达到20％以上。这种方法依赖于发动机技术的发展，技术难度大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、稳定性强、成本低、系统简单的用于火箭一子级落区控制的修正系统及方法。

实现本发明目的通过以下技术方案实现：一种用于火箭一子级落区控制的修正系统，包括阻力修正装置和控制装置，其中：

所述阻力修正装置，设置于火箭一子级头部，并且距离级间段前端面的距离b为0.7～1米；阻力修正装置包括多个阻力片，这些阻力片沿火箭一子级自身周向排列，阻力片远离火箭一子级头部的一端为固定端、另一端为自由端，阻力片沿着固定端到自由端方向与火箭一子级本体轴线之间形成夹角θ，0≤θ≤45°，阻力修正装置通过调整夹角θ产生法向控制力和增阻，使得箭体姿态达到自稳定；

所述控制装置，设置于火箭一子级本体内，并且与所述的阻力修正装置电连接，用于控制阻力修正装置所安装阻力片与火箭一子级本体轴线之间的夹角θ。

进一步地，所述阻力修正装置包括舱体、阻力片、推力圆盘、直线轴承、丝杆螺母刷、支撑柱、丝杆、轴承、第一支撑圆盘、第二支撑圆盘、电机法兰、伺服电机、联轴器、阻力片销轴；

舱体采用圆筒型铝合金制成，用于安装阻力片；阻力片采用圆弧状铝合金制成，通过阻力片销轴与舱体连接，阻力片可绕阻力片销轴旋转，用于提供飞行阻力；推力圆盘采用盘状铝合金制成，通过直线轴承、丝杆螺母刷、支撑柱与丝杆相连，推力圆盘在直线轴承的带动下沿丝杆上下运动，推动阻力片绕阻力片销轴旋转，实现阻力片展开与收拢；第一支撑圆盘采用盘状铝合金制成，通过丝杆螺母刷固定丝杆；第二支撑圆盘采用盘状铝合金制成，通过电机法兰、轴承将伺服电机进行固定；联轴器将伺服电机和丝杆相连，伺服电机旋转运动通过丝杆转换为推力圆盘的直线运动。