[发明专利]高超声速飞行器牵带式帽罩抛弃方案

说明书

技术领域

本发明涉及一种高超声速飞行器“牵带式”帽罩抛弃方案，属于高超声速飞行器气动设计领域。 

背景技术

高超声速飞行器一般是指飞行速度超过马赫5.0的飞行器。高超声速飞行器能够实现“1个小时打遍全球”的设想。实现高超声速飞行的关键技术之一就是动力装置。以目前的技术水平还无法做到由单一的吸气式发动机将飞行器由静止状态加速到高超声速飞行状态。针对动力装置的问题，国内外主要的解决思路是采用组合发动机，包括涡轮基组合循环(Turbine Based Combined Cycle，TBCC)和火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)。 

其中TBCC发动机由于技术难度较高，目前还国内外还没有TBCC发动机运用于高超声速飞行器上，而RBCC发动机相比而言较为简单，可以先采用RBCC发动机作为高超声速飞行器的动力，展开飞行器气动外形的飞行试验。RBCC发动机的工作原理是先将飞行器采用火箭发动机将高超声速飞行器加速到Ma4～5，然后火箭发动机停止工作，高超声速飞行器内部的冲压/超燃冲压发动机开始工作。为了保护内流通道、保证由火箭助推器向冲压/超燃冲压发动机过渡过程进气道起动记忆降低高超声速飞行器的的推进阻力，在高超声速飞行器进气道入口段设计一段帽罩。帽罩的在火箭助推器停止工作时，需要从飞行器剥离，从而使空气进入冲压/超燃冲压发动机。 

发明内容

为了使高超声速飞行器的帽罩能在火箭发动机工作向冲压/超燃冲压发动机工作过渡过程脱离飞行器，本发明提供了一种帽罩的“牵带式”抛弃方案，该方案能将帽罩从高超声速飞行器顺利剥离。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：“牵带式”帽罩抛弃方案所针对的飞行器是与X43相类似的高超声速飞行器。因此飞行器的基本气动外形与X43类似，帽 罩的外形设计需要和飞行器的外形相匹配。帽罩外形设计的基本思路是要起到保护内流通道以及降低飞行阻力的作用。 

“牵带式”帽罩抛弃方案的设计思路： 

一、帽罩抛弃时机 

帽罩的抛弃需要在合适的时机进行，否则将有可能导致进气道的不起动，通过分析选择飞行器与火箭助推器分离后抛弃帽罩。 

二、单侧剥开式分离 

卫星发射到达一定高度后，抛弃整流罩所采用的方案是向两侧剥开分离，而高超声速飞行器帽罩的分离采用单侧分离，向飞行器的下方分离。 

三、牵带式抛弃方案 

所谓的牵带式帽罩的抛弃方案，即帽罩设计时分为两部分帽罩主体和挡板，挡板和帽罩主体采用爆炸螺栓连接，爆炸螺栓将挡板从帽罩主体分离向下偏转一定角度，气体进入飞行器内部在气动力作用下将整个帽罩从飞行器表面剥离。其中挡板呈长方形状并带有后掠侧壁，后掠侧壁的设计是为了增大挡板与帽罩主体的连接强度，同时减小两侧溢流，便于建立较大压差从而将帽罩主体从飞行器分离。 

本发明的有益效果是，迅速将帽罩从高超声速飞行器剥离，使得气体顺利进入飞行器内部。 

附图说明

图1是高超声速飞行器加帽罩的侧视图。 

图2是高超声速飞行器加帽罩的仰视图。 

图3-7是“牵带式”帽罩抛弃过程。 

图中1.高超声速飞行器2.帽罩主体3.挡板；30-后掠侧壁。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1、2显示了高超声速飞行器加帽罩的侧视图和仰视图。图3-7阐明了高超声速飞行器“牵带式”帽罩抛弃的过程，图3为帽罩固定在高超声速飞行器上的情况，图4为挡板被爆炸螺栓打开后所处的位置，图5为在气动力作用下挡板将整个帽罩牵离高超 声速飞行器，图6和图7显示帽罩在抛弃后与飞行器的相对位置。 

本发明高超声速飞行器帽罩的“牵带式”抛弃方案，包括飞行器主体1及帽罩，帽罩包括帽罩主体2和挡板3，帽罩主体2固定在飞行器主体1上，挡板3通过爆炸螺栓固定在帽罩主体2上，其中方案包括如下步骤： 

1).通过爆炸螺栓将挡板3从帽罩主体2向下偏转分离一定角度； 

2).气体进入高超声速飞行器1内部； 

3).气动力作用在挡板3及帽罩主体2进而将帽罩从飞行器主体1上抛弃。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。