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  • 一種彈道式再入衛星返回艙的定點回收系統及方法與流程

    文檔序號:26100826發布日期:2021-07-30 18:11
    一種彈道式再入衛星返回艙的定點回收系統及方法與流程

    本發明涉及一種彈道式再入衛星返回艙的定點回收系統及方法,能夠實現彈道式再入返回式衛星的落點控制與無損回收,屬于航空航天氣動減速領域。



    背景技術:

    當前返回式衛星主要作為一些微重力,軌道環境等科學實驗的搭載平臺,現有返回式衛星返回艙著陸速度高,落點不可控,為一次性使用,造成軌道類試驗成本居高不下,此外,由于落點不可控,衛星落地后搜尋工作需要動員直升機等大型專業設備,也給這類試驗平臺的應用造成了障礙。

    僅僅使用翼傘雖然能夠實現落點精確控制,但由于翼傘著陸前水平速度高,容易造成返回艙落地后翻滾損壞;雖然理論上翼傘可以通過雀降降低著陸速度,但這項技術尚不成熟,無法保證回收效果。



    技術實現要素:

    本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足,提供一種彈道式再入衛星返回艙的定點回收系統及方法,解決傳統的彈道式再入返回式衛星的返回艙使用翼傘雖然能夠實現落點控制,存在剩余水平速度偏高,容易造成返回艙主體結構變形,使其無法重復使用的問題。

    本發明解決技術的方案是:一種彈道式再入衛星返回艙的定點回收系統,該系統包括可控翼傘、穩降傘;

    可控翼傘使返回艙在回收過程水平運動方向可控,從而使返回艙能夠向預定的目標落點飛行,可控翼傘與返回艙可分離,返回艙的高度低于預設穩降高度時,可控翼傘與返回艙分離,同時拉出穩降傘,穩降傘帶著返回艙轉垂直降落至預定區域。

    上述彈道式再入返回式衛星返回艙的定點回收系統,還包括承力環框,承力環框與返回艙主體結構固定連接為一體,所述可控翼傘包括傘衣、傘繩、第一操縱裝置、第二操縱裝置和n個翼傘連接座,n大于等于2;

    傘繩一端固定在傘衣上,另一端匯集成吊帶,吊帶連接在n個翼傘連接座上,翼傘連接座可分離地連接在承力環框上;

    可控翼傘飛行時,第一操縱裝置和第二操縱裝置,分別用于下拉可控翼傘兩側后緣致使可控翼傘偏轉;

    可控翼傘與返回艙分離時,翼傘連接座與承力環框分離,同時,第一操縱裝置和第二操縱裝置與可控翼傘分離。

    優選地,所述第一操縱裝置和第二操縱裝置結構相同,第一操縱裝置包括第一操縱繩、第一切割器、第一操縱器;第二操縱裝置包括第二操縱繩、第二切割器、第二操縱器;

    第一切割器、第二切割器固定在承力環框上;

    第一操縱繩一端分成多股分別連接至可控翼傘后緣一側多個弦端,另一端穿過第一切割器連接至第一操縱器;

    第二操縱繩一端分成多股分別連接至可控翼傘后緣另一側多個弦端,另一端穿過第二切割器連接至第二操縱器;

    可控翼傘飛行時,第一操縱器通過第一操縱繩,下拉可控翼傘一側后緣致使可控翼傘朝一側轉,第二操縱器通過第二操縱繩,下拉可控翼傘另一側后緣致使可控翼傘朝另一側轉;

    可控翼傘與返回艙分離時,翼傘連接座與承力環框分離,同時,第一切割器將第一操縱繩割斷,第二切割器觸發將第二操縱繩割斷,使得第一操縱裝置和第二操縱裝置與可控翼傘分離。

    優選地,所述第一切割器、第二切割器的結構相同,包括火藥、活塞、切刀、殼體;殼體上設置通孔和盲孔,盲孔與通孔十字交叉,通孔用于穿過第一操縱繩或第二操縱繩,盲孔從開口端向內依次為火藥、活塞和切刀,第一切割器或第二切割器觸發后,火藥推動切刀,切刀刀刃撞擊到殼體上,與殼體共同切斷操縱繩。

    優選地,所述第一操縱器和第二操縱器結構相同,均包括絞盤、鋼絲繩和伺服電機;

    鋼絲繩一端連接在絞盤上,另一端通過接頭與第一操縱繩或者第二操縱繩通過系扣方式連接,伺服電機用于帶動絞盤旋轉,帶動鋼絲繩在絞盤上收放,通過第一操縱繩或者第二操縱繩,實現對可控翼傘后緣的操縱。

    優選地,所述穩降傘與返回艙可分離,避免穩降傘受風力影響拖拽返回艙。

    優選地,上述彈道式再入返回式衛星的定點回收系統還包括引導傘、減速傘、承力支架;包裝狀態的引導傘和減速傘以同心圓布局安裝在減速傘艙中,引導傘放置在內圈,減速傘放置在外圈;包裝狀態的引導傘與返回艙的可分離球底固定連接,可分離球底底部中心連接且只連接在彈射器頂端,彈射器底端固定連接在承力支架上;引導傘的吊帶可分離地連接在承力支架上;減速傘被可拉斷繩帶束縛在減速傘艙上,導引傘和減速傘之間通過繩帶相連,該繩帶位于用于束縛減速傘的可拉斷繩帶下方;減速傘艙底端固定在承力支架上;承力支架可分離地固定在承力環框上;

    引導傘完成減速功能后,引導傘和返回艙分離;在引導傘與返回艙分離之前,連接導引傘和減速傘之間的繩帶為松弛狀態,引導傘與返回艙分離之后,導引傘和減速傘之間的繩帶拉直,將用于束縛減速傘的可拉斷繩帶割斷,從而將減速傘拉出,減速傘充氣展開,并使返回艙進一步減速,減速傘完成減速功能后,減速傘帶承力支架分離,包裝狀態的可控翼傘與承力支架連接,承力支架同時拉出可控翼傘。

    優選地,上述彈道式再入返回式衛星的定點回收系統還包括緩沖氣囊,緩沖氣囊安裝在返回艙的鈍頭端,即靠近迎風面的端部,返回艙高度低于預設緩沖高度時,緩沖氣囊充氣展開,返回艙著陸時通過緩沖氣囊降低著陸過載,所述緩沖高度大于等于穩降高度。

    優選地,所述包裝狀態的緩沖氣囊布置在返回艙鈍頭端,位于由返回艙前端頭和返回艙主體結構形成的腔體內,返回艙前端頭通過解鎖類火工裝置與返回艙主體結構連接,返回艙再入過程中,由前端頭為緩沖氣囊提供再入前的熱防護,當返回艙高度小于預設緩沖高度時,解鎖類火工裝置工作,返回艙的前端頭與返回艙主體結構分離,緩沖氣囊充氣展開。

    優選地,上述彈道式再入返回式衛星的定點回收系統還包括導向筒固定在承力環框上,作用是為承力支架、可控翼傘、穩降傘拉出返回艙提供光滑通道。

    本發明的另一個技術方案是:一種彈道式再入返回式衛星的定點回收方法,該方法包括如下步驟:

    s1a、控制可控翼傘帶返回艙向預定的目標落點飛行,當返回艙的高度低于預設緩沖高度之后,返回艙的高度低于預設穩降高度之后,進入步驟s2a;

    s2a、控制可控翼傘與返回艙分離,可控翼傘分離的同時拉出穩降傘,穩降傘使返回艙的水平速度制動,并帶著返回艙轉換成豎直降落的運動狀態,垂直降落至預定區域。

    本發明的又一個技術方案是:一種彈道式再入返回式衛星的定點回收方法,所述衛星返回艙還包括緩沖氣囊,緩沖氣囊安裝在返回艙的鈍頭端,即靠近迎風面的端部,該方法包括如下步驟:

    s1b、控制可控翼傘帶返回艙向預定的目標落點飛行,當返回艙的高度低于預設緩沖高度之后,進入步驟s2b;

    s2b、控制返回艙的前端頭與返回艙主體結構分離,緩沖氣囊充氣展開,當返回艙的高度低于預設穩降高度之后,進入步驟s3b;

    s3b、控制可控翼傘與返回艙分離,可控翼傘分離的同時拉出穩降傘,穩降傘使返回艙的水平速度制動,并帶著返回艙轉換成豎直降落的運動狀態,垂直降落至以目標落點為中心的預定區域;

    s4b、緩沖氣囊觸地后被壓縮,產生對返回艙豎直向上的作用力,使返回艙進一步減速,并使返回艙過載升高,實時檢測返回艙過載,當返回艙過載高于預設門限時,進入步驟s5b;

    s5b、控制穩降傘和返回艙分離,防止降落傘受地面風影響拖拽返回艙。

    本發明與現有技術相比的有益效果是:

    (1)、本發明回收系統通過翼傘使返回艙到預定落區上方,而后翼傘解鎖分離,拉出一具穩降傘,使返回艙以垂直于地面的速度著陸,能夠使返回艙落在預定區域,能夠實現快速搜尋,快速裝運,克服了再入落點不可控,散布區域大的問題,造成回收成本高,經濟性差的問題;

    (2)、本發明穩降傘消除了返回艙落地時的水平速度,不容易造成返回艙主體結構變形;

    (3)、本發明在降落傘減速基礎上配置了緩沖氣囊對返回艙進一步減速,緩沖氣囊安裝在返回艙的迎風面(鈍頭前端),實現了返回式衛星無損回收,返回艙可以重復使用;

    (4)、本發明采用了穩降傘在返回艙落地之前,將返回艙的運動方向轉換為垂直方向,氣囊觸地前返回艙保持垂直降落狀態,充分發揮緩沖氣囊的緩沖效果;

    (5)、本發明提出的彈射器在中心的同心圓布局方式,相比彈射器在圓周上的布局方式,只使用一個彈射器就能完成彈射引導傘的功能,同時避免了多個彈射器彈射不同步的問題;

    (6)、本發明所述穩降傘與返回艙可分離,當返回艙著陸過載高于預設門限時,控制穩降傘和返回艙分離,可以防止降落傘受地面風影響拖拽返回艙;

    (7)、本發明回收系統自身也可以重復使用,從而有效降低再入返回的單次成本。

    附圖說明

    圖1為本發明實施例回收系統在返回艙過軸線的剖面圖中的布局;

    圖中標號如下:

    1為可分離球底;2為引導傘(包裝狀態);3為彈射器;4為減速傘(包裝狀態);5為減速傘艙;6為承力支架;7為翼傘(包裝狀態);8為導向筒;9為解鎖螺栓;10為承力環框;11為穩降傘艙;12為穩降傘(包裝狀態);13為絞盤;14為伺服電機;15為加排閥;16為氣瓶;17為電磁閥;18為緩沖氣囊(包裝狀態);19為前端頭;20為衛星定位天線;21為控制器;22為動力電源;23為衛星定位導航儀;

    圖2為本發明實施例安裝在返回艙背風面的部分產品的俯視圖,圖示中拆除了引導傘、彈射器、減速傘、減速傘艙等裝置;

    圖中標號如下:

    6為承力支架;9為解鎖螺栓;10為承力環框;24-1為第一切割器;24-2為第二切割器;25為翼傘連接座;26為拔銷器;27為穩降傘連接座;

    圖3為本發明實施例翼傘開傘滑翔示意圖;

    圖4為本發明實施例絞盤和伺服電機和絞盤的連接示意圖;

    圖中標號如下:

    13為絞盤;14為伺服電機

    圖5為本發明實施例回收著陸系統緩沖氣囊布局示意圖

    圖中標號如下:

    15為加排閥;16為氣瓶;17為電磁閥;

    圖6為本發明實施例脫傘器工作流程圖;

    圖7為本發明實施例回收系統穩降傘和緩沖氣囊展開示意圖;

    圖8為本發明實施例回收系統工作流程圖;

    圖中標號如下:

    12為穩降傘(展開狀態);18為緩沖氣囊(展開狀態);2為脫傘器

    圖9為本發明實施例引導傘彈射過程示意圖;

    圖10為本發明實施例引導傘拉出減速傘過程示意圖;

    圖11為本發明實施例減速傘拉出翼傘過程示意圖;

    圖12為本發明實施例翼傘飛行過程氣囊打開示意圖;

    圖13為本發明實施例翼傘分離拉出穩降傘示意圖;

    圖14為本發明實施例翼傘分離拉出穩降傘示意圖;

    圖15為本發明實施例返回艙著陸及穩降傘分離示意圖。

    具體實施方式

    下面結合實施例對本發明作進一步闡述。

    實施例:

    本發明提供了一種彈道式再入返回式衛星的定點回收系統及方法,是一種翼傘、常規降落傘和緩沖氣囊結合的回收系統,通過給定的工作程序和系統布局方案。

    下文中,沒有特別說明,頂端指靠近背風面的一端,即返回艙直徑較大的一端,底端指靠近迎風面的一端,即返回艙的鈍頭端,返回艙主體結構指返回艙上用于承載及提供各種設備機械接口的結構。

    圖1所示裝置中,本發明所某一具體實施例提供的彈道式再入返回式衛星的定點回收系統包括引導傘、減速傘、承力支架6、可控翼傘、穩降傘、緩沖氣囊。

    如圖2所示,包裝狀態的引導傘和減速傘以同心圓布局安裝在減速傘艙中,引導傘放置在內圈,減速傘放置在外圈;包裝狀態的引導傘2通過螺釘與返回艙的可分離球底1固定連接,可分離球底1底部中心通過螺釘連接在彈射器3頂端,彈射器底端固定連接在承力支架6上;可分離球底邊緣與返回艙結構連接的方式為搭接或者兩者邊緣保持一定的間隙,可分離球底除了通過螺紋過孔與彈射器連接,與其他結構無連接,保證彈射器工作時可順利將可分離球底彈出返回艙,從而拉出引導傘;引導傘2的吊帶可分離地連接在承力支架6上;本實施例中,引導傘每個吊帶連接在兩個拔銷器26上,拔銷器通過螺釘固定在承力支架上,拔銷器通電工作后,引導傘和承力支架分離,承力支架仍連載返回艙上,從而引導傘和返回艙分離;減速傘4被可拉斷繩帶束縛在減速傘艙5上,導引傘2和減速傘1之間通過繩帶相連,該繩帶位于用于束縛減速傘4的可拉斷繩帶下方,在引導傘與返回艙分離之前,該繩帶為松弛狀態;減速傘艙5底端通過螺釘固定在承力支架6上,減速傘的吊帶與承力支架6固定連接;本實施例中,減速傘的吊帶與承力支架6連接點處,承力支架6上立兩面平行的墻板,每個吊帶位于兩面墻板之間,吊帶上有扣袢,扣袢套在銷軸,銷軸穿過兩面墻板通過螺母固定;承力支架6可分離地固定在承力環框10上;本實施例中,承力支架通過2個解鎖螺栓9固定在承力環框10上,解鎖螺栓通電工作后,承力支架和承力環框連接解鎖。

    引導傘彈射開傘后,吊帶連接在拔銷器26上,引導傘2完成減速功能后,拔銷器通電工作,引導傘和返回艙分離;在引導傘與返回艙分離之前,連接導引傘和減速傘之間的繩帶為松弛狀態,引導傘與返回艙分離之后,導引傘和減速傘之間的繩帶拉直,將用于束縛減速傘4的可拉斷繩帶割斷,從而將減速傘拉出,減速傘充氣展開,并使返回艙進一步減速,減速傘完成減速功能后,減速傘帶承力支架分離,包裝狀態的可控翼傘7與承力支架6通過銷軸連接,承力支架同時拉出可控翼傘。

    可控翼傘使返回艙在回收過程水平運動方向可控,從而使返回艙能夠向預定的目標落點飛行,可控翼傘與返回艙可分離,返回艙的高度低于預設穩降高度時,可控翼傘與返回艙分離,同時拉出穩降傘,穩降傘使返回艙的水平速度逐漸減弱,并帶著返回艙轉換成豎直降落的運動狀態,垂直降落至以目標落點為中心的預定區域。穩降傘采用普通的降落傘實現。

    緩沖氣囊安裝在返回艙的鈍頭端,即靠近迎風面的端部,返回艙高度低于預設緩沖高度時,緩沖氣囊充氣展開,返回艙著陸時通過緩沖氣囊降低著陸過載,所述緩沖高度大于等于穩降高度。

    導向筒8固定在承力環框上,作用是為承力支架、可控翼傘、穩降傘拉出返回艙提供光滑通道。優選的,導向筒通過螺釘固定在承力環框上。

    優選地,所述穩降傘與返回艙可分離,避免穩降傘受風力影響拖拽返回艙。

    如圖3所示,所述可控翼傘包括傘衣、傘繩、第一操縱裝置、第二操縱裝置和n個翼傘連接座25,n大于等于2;

    傘繩一端固定在傘衣上,另一端匯集成吊帶,吊帶連接在n個翼傘連接座25上,翼傘連接座25可分離地連接在承力環框上;本實施例中,翼傘的吊帶連接在翼傘連接座25上,翼傘連接座由解鎖螺栓連接在承力環框上;承力環框與返回艙主體結構固定連接為一體,可以是螺釘連接或者焊接,n大于等于2;優選的,本實施例使用3~4個解鎖螺栓9,在承力環框上均勻布置。

    可控翼傘飛行時,第一操縱裝置和第二操縱裝置,分別用于下拉可控翼傘兩側后緣致使可控翼傘偏轉;

    可控翼傘與返回艙分離時,翼傘連接座25與承力環框分離,同時,第一操縱裝置和第二操縱裝置與可控翼傘分離。

    所述第一操縱裝置和第二操縱裝置結構相同,第一操縱裝置包括第一操縱繩、第一切割器、第一操縱器;第二操縱裝置包括第二操縱繩、第二切割器、第二操縱器。

    第一切割器(左切割器)、第二切割器(右切割器)固定在承力環框上,左右對稱;

    第一操縱繩(左操縱繩)一端分成多股分別連接至可控翼傘后緣一側(左側)多個弦端,另一端穿過第一切割器24-1連接至第一操縱器;

    第二(右操縱繩)一端分成多股分別連接至可控翼傘后緣另一側(右側)多個弦端,另一端穿過第二切割器24-2連接至第二操縱器;

    可控翼傘飛行時,第一操縱器(左操縱器)通過第一操縱繩(左操縱繩),下拉可控翼傘一側后緣(左后緣)致使可控翼傘朝一側(左側)轉,第二操縱器通過第二操縱繩(右操縱繩),下拉可控翼傘另一側后緣(右后緣)致使可控翼傘朝另一側(右側)轉;

    可控翼傘與返回艙分離時,翼傘連接座25與承力環框分離,同時,第一切割器(左切割器)將第一操縱繩(左操縱繩)割斷,第二切割器(右切割器)觸發將第二操縱繩(右操縱繩)割斷,使得第一操縱裝置和第二操縱裝置與可控翼傘分離。

    左右方向基于可控翼傘的飛行方向定義,面向可控翼傘飛行方向左手邊為左,右手邊為右。

    所述第一切割器(左切割器)、第二切割器(右切割器)的結構相同,包括火藥、活塞、切刀、殼體;殼體上設置通孔和盲孔,盲孔與通孔十字交叉,通孔用于穿過第一操縱繩(左操縱繩)或第二操縱繩(右操縱繩),盲孔從開口端向內依次為火藥、活塞和切刀,第一操縱繩(左切割器)或第二操縱繩(右切割器)觸發后,火藥推動切刀,切刀刀刃撞擊到殼體上,與殼體共同切斷操縱繩。

    翼傘開傘后,受翼傘氣動特性影響,翼傘和返回艙同時具有水平方向速度和垂直方向速度,水平速度與垂直速度之比成為滑翔比(滑翔比一般范圍為2~4);此時通過對翼傘后緣的操縱可使其轉向,翼傘分為左右后緣(圖8所示為左后緣),下拉左后緣可左轉,下拉右后緣可右轉;左右方向基于飛行方向定義,面向飛行方向左手邊為左,右手邊為右。

    如圖4所示,所述左操縱器和右操作器結構相同,均包括絞盤13、鋼絲繩和伺服電機14。

    鋼絲繩一端連接在絞盤上,另一端通過接頭與第一操縱繩(左操縱繩)或者第二操縱繩(右操縱繩)通過系扣方式連接,伺服電機14用于帶動絞盤旋轉,帶動鋼絲繩在絞盤上收放,通過第一操縱繩(左操縱繩)或者第二步操縱繩(右操縱繩),實現對可控翼傘后緣的操縱。

    優選的,兩套絞盤和伺服電機,分別對翼傘左右后緣進行操縱,絞盤和伺服電機在返回艙中左右對稱布置。翼傘操縱量由控制器21給出,控制器獲取衛星定位導航儀23發送的定位信息,結合目標點信息解算操縱量數據,由伺服電機按照操縱量數據對翼傘進行操縱;優選的,設置一臺動力電源22給伺服電機供電,控制器集成過載傳感器和火工裝置驅動功能;衛星定位導航儀23通過衛星定位天線20接收導航衛星信號,從而獲得定位信息。動力電源,衛星定位導航儀的安裝位置無特定要求;衛星定位天線需要安裝在返回艙外表面、對天空無遮擋的位置,控制器中集成的過載傳感器距離返回艙質心不超過0.2m??傊?,過載傳感器有兩個作用,一個作用是測量再入氣動過載,用于判定開傘時機;當穩降傘帶緩沖氣囊著陸時,也會存在一個緩沖過載,可以通過過載傳感器確定返回艙已經著陸,依據這個判斷發出脫傘器工作指令。

    優選的,穩降傘艙11與承力環框(或返回艙主體結構)通過螺釘連接,包裝狀態的穩降傘12放置在穩降傘艙中;優選的,在翼傘分離之前,通過可拉斷繩帶固定,翼傘分離后拉斷繩帶,同時拉出穩降傘,穩降傘的吊帶連接在穩降傘連接座27上,優選的,穩降傘連接座在承力環框上環向均勻布置,使用螺釘固定。

    如圖5所示,包裝狀態的緩沖氣囊18布置在返回艙鈍頭端,位于由返回艙前端頭19和返回艙主體結構形成的腔體內,返回艙前端頭通過3~4個解鎖類火工裝置與返回艙主體結構連接,返回艙再入過程中,由前端頭19為緩沖氣囊18提供再入前的熱防護,當返回艙高度小于預設緩沖高度時,進入回收系統工作程序緩沖氣囊展開環節,解鎖類火工裝置工作,返回艙的前端頭與返回艙主體結構分離,緩沖氣囊18充氣展開。

    如圖5所示,為緩沖氣囊充氣的氣體儲存在氣瓶16中,回收控制器器發出緩沖氣囊充氣指令后,電磁閥17加電,使氣體由氣瓶通過必要的管路充入緩沖氣囊,加排閥15的作用是使為氣瓶充氣或放氣。

    穩降傘與返回艙之間的可分離裝置稱為脫傘器,脫傘器具有連接與解鎖功能,實現兩者之間可分離功能。

    如圖6所示,穩降傘開傘前,脫傘器28和穩降傘包裝在一起,放置在穩降傘艙中。穩降傘展開工作后,脫傘器上半部連接穩降傘傘繩,下半部連接吊帶,吊帶連接在返回艙上,引爆脫傘器的電纜順吊帶引入返回艙內部,并與控制器連接,控制器發出脫傘器工作指令后,脫傘器上下兩半部分離,使穩降傘與返回艙分離,穩降傘通過脫傘器帶返回艙降落,如圖7所示,此時緩沖氣囊已充氣展開,著陸過程中,控制器判斷到氣囊緩沖產生的過載后,給脫傘器供電,脫傘器工作,使穩降傘和返回艙分離。

    脫傘器28可以采用解鎖螺栓實現,解鎖螺栓通過工裝與穩降傘與返回艙連接。

    如圖8所示,回收系統工作流程圖及說明如下:

    a、彈出引導傘;b、引導傘初始減速;c、引導傘拉出減速傘;d、減速傘對返回艙減速;e、減速傘將承力框和翼傘傘包同時拉出;f、翼傘展開,通過后緣操縱,系統向目標點滑翔;g、距地面一定高度時,拋掉防熱底,打開緩沖氣囊;h、距地面較低高度時,翼傘解鎖分離,拉出穩降傘;i、穩降傘展開工作;j、著陸過程緩沖氣囊工作,同時拋掉穩降傘。

    結合優選時序和高度參數對回收系統工作流程進行說明:

    s1、控制彈射器將包裝狀態的引導傘和可分離球底一起彈出,可分離球底與返回艙分離,引導傘開傘,使返回艙初步減速,當返回艙的速度低于第一速度門限之后,進入步驟s2;

    本實施例中,再入前,控制器加電,當再入過載達到某個閾值時,開始計時,達到預定的時間后,認為返回艙的運動參數進入了適合開傘的區間,控制器發出彈射器發火指令,彈射器將包裝狀態的引導傘和可分離球底一起彈出。

    如圖9所示,可分離球底被彈射器彈射,并帶動引導傘包遠離返回艙,過程中引導傘被拉出開傘。

    優選的,引導傘可以按照實際需求,通過收口設置多級減速。

    s2、控制引導傘與返回艙分離,導引傘和減速傘之間的繩帶拉直,將用于束縛減速傘4的可拉斷繩帶割斷,從而將減速傘拉出,減速傘充氣展開,并使返回艙進一步減速,當返回艙的速度低于第二速度門限之后,進入步驟s3;

    本實施例中,由控制器計時,在引導傘彈射20s(此時返回艙的速度低于第一速度門限)后,返回艙速度趨于穩定,控制器發出拔銷器發火指令,拔銷器工作,使引導傘與返回艙分離。本實施例中,在本級降落傘減速下,每秒速度變化率不超過2%則達到了該級降落傘分離的速度門限。

    如圖10所示,引導傘分離,拉動減速傘包,減速傘逐步拉直開傘。

    優選地,減速傘可以按照實際需求,通過收口設置多級減速。

    s3、控制減速傘帶承力支架與返回艙分離,同時拉出可控翼傘,使返回艙運動變成斜向下滑翔,控制可控翼傘帶返回艙向預定的目標落點飛行,當返回艙的高度低于預設緩沖高度之后,進入步驟s4;

    本實施例中,由控制器計時,在減速傘開傘工作20s后,控制器發出解鎖螺栓發火指令,連接承力支架和承力環框的解鎖螺栓發火工作,減速傘帶承力支架與返回艙分離,同時拉出翼傘,翼傘吊帶通過翼傘連接座連接在承力環框上,使返回艙運動變成斜向下滑翔;翼傘可以按照實際需求,通過收口設置多級減速;翼傘完全展開后,由控制器計時,在翼傘開傘工作20s后,控制器開始基于自身定位信息和目標點位置信息,解算操縱量,使伺服電機按照解算所得的操縱量帶動絞盤對翼傘后緣進行下拉釋放操縱,使得翼傘帶返回艙能夠朝目標點飛行。

    如圖11所示,解鎖螺栓工作后,減速傘拉動承力支架和翼傘遠離返回艙,過程中翼傘逐步拉直開傘。

    s4、控制返回艙的前端頭與返回艙主體結構分離,緩沖氣囊18充氣展開,當返回艙的高度低于預設穩降高度之后,進入步驟s5;

    本實施例中,在自身高度距目標點高度800-1000m時,由控制器發出氣囊充氣指令,使氣瓶中的氣體充入緩沖氣囊;優選的,氣瓶和氣囊之間通過可重復使用的電磁閥控制氣路通斷,也可以通過一次性的電爆閥控制氣路通斷。

    如圖12所示,翼傘飛行過程中,前端頭分離,充氣裝置為緩沖氣囊充氣。

    s5、控制可控翼傘與返回艙分離,可控翼傘分離的同時拉出穩降傘,穩降傘使返回艙的水平速度逐漸減弱,并帶著返回艙轉換成豎直降落的運動狀態,垂直降落至以目標落點為中心的預定區域;

    優選的,翼傘帶返回艙距目標落點高度300~500m時,由控制器同時發出解鎖螺栓和切割器發火指令,使翼傘連接座、操縱繩均與返回艙分離,翼傘分離同時拉出穩降傘,穩降傘吊帶通過穩降傘連接座連接在承力環框上,使返回艙運動轉化成豎直降落。如圖13所示,距地面一定高度時,翼傘吊點分離,操縱繩切斷,翼傘分離拉出穩降傘。如圖14所示,穩降傘開傘后帶返回艙降落直至著陸。

    s6、緩沖氣囊觸地后被壓縮,產生對返回艙豎直向上的作用力,使返回艙進一步減速,并使返回艙過載升高,實時檢測返回艙過載,當返回艙過載高于預設門限時,控制穩降傘和返回艙分離,防止降落傘受地面風影響拖拽返回艙。

    本實施例中,緩沖氣囊觸地后被壓縮,產生對返回艙豎直向上的作用力,使返回艙進一步減速,并使返回艙過載升高,控制器判讀到這一過載達到某個閾值后(需要通過著陸緩沖動力學仿真分析確定),引爆脫傘器,使穩降傘和返回艙脫離,防止降落傘受地面風影響拖拽返回艙。

    如圖15所示,著陸過程氣囊排氣緩沖,連接穩降傘和吊帶的分離接頭分離。

    綜上所述,本發明提供的一種適用于彈道式再入返回式衛星的定點無損回收系統,能夠使返回式衛星的返回艙實現定點無損回收,回收系統配備有可控翼傘、衛星定位裝置,絞盤、伺服電機、解鎖螺栓、切割器、常規降落傘、電磁閥、氣瓶、緩沖氣囊和脫傘器。翼傘使返回艙在回收過程具有水平運動能力,通過伺服電機和絞盤實現水平運動方向可控,通過衛星定位裝置實現自身定位,從而使返回艙能夠向預定的落點飛行;在低于一定高度后,電磁閥接通,氣瓶中氣體進入緩沖氣囊使其充氣成型;在高度和經緯度均接近目標點時,通過解鎖螺栓和切割器使翼傘與返回艙分離,同時拉出常規降落傘(命名為穩降傘),使返回艙的水平速度逐漸減弱,返回艙轉換成豎直降落的運動狀態,為緩沖氣囊工作提供初始條件;返回艙著陸時通過緩沖氣囊降低著陸過載,同時以著陸過載作為脫傘器工作的觸發信號,使穩降傘與返回艙分離,避免其受地面風影響拖拽返回艙。

    除上述特定組成外,該定點無損回收系統還應包括引導傘,減速傘,控制器、彈射器、承力支架、拔銷器、解鎖螺栓、動力電源、加排閥等裝置組成?;厥障到y各個降落傘安裝在返回艙再入背風面,緩沖氣囊安裝在返回艙再入的迎風面。開始工作時,引導傘由彈射器(或其他彈射功能裝置)彈出,可以直接拉出減速傘,也可用作初級減速,初級減速完成后則由拔銷器(或其他解鎖功能裝置)使其分離拉出減速傘;減速傘用于使返回艙減速,使其滿足翼傘開傘條件,減速傘工作完成后,通過解鎖螺栓(或其他解鎖功能裝置)使其分離,并拉出翼傘;動力電源用于給伺服電機和前面所述解鎖用的火工裝置供電;加排閥用于對氣瓶充氣或放氣。

    本發明雖然已以較佳實施例公開如上,但其并不是用來限定本發明,任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內,都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改,因此,凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾,均屬于本發明技術方案的保護范圍。

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