[实用新型]一种采用可伸缩式喷气自转旋翼系统的航天器返回舱

说明书

本实用新型公开了一种采用可伸缩式喷气自转旋翼系统的航天器返回舱，包括：返回舱进入大气层稳定下降过程中，高温、高速气流经可调隔板式进气道进入高压气罐内进行混合，在高压气阀的控制下，高压气体经导气管进入桨叶，在桨尖处喷出进而产生推动桨叶旋转。在返回舱下降过程中，通过中央控制器进行返回舱状态识别及下降轨迹规划，驱动内嵌在旋翼桨叶处的多冗余度电作动器进行周期操纵，通过改变桨盘的升力分布实现返回舱朝预定轨迹飞行，并使返回舱达到最优的下降运动。本实用新型采用可伸缩式桨叶及翼尖喷气技术，不影响返回舱密闭性和隔热性能，无需抵消旋翼反扭设计，且可规划返回舱下降路径及着陆点，大大减少地面搜救人员的任务量。

技术领域

本发明涉及一种采用可伸缩式喷气自转旋翼系统的航天器返回舱，属于航天器返回舱设备技术领域。

背景技术

人类探索太空的脚步不曾停止，后续将进一步开展月球探测相关规划论证，以及开展火星采样返回、小行星探测、木星系及行星穿越探测等方案深化论证和关键技术攻关。可以预见得到的是未来的航天探索活动将会越来越多，因此设计一种简单、安全的返回舱回收系统至关重要。传统的航天器返回舱是通过展开多级降落伞进行减速，但是降落伞降落过程并不可控，并且会受大气流动影响显著，常常会造成返回舱着陆地点偏离预定区域，加大地面搜救难度及造成更多回收过程中的不稳定性因素。

本发明涉及一种新型的航天器返回舱设计，通过在返回舱上部安装一套可伸缩式喷气自转智能旋翼系统，用于实现航天器返回舱进入大气层后以可控的飞行轨迹减速下降，进而达到接近于零的接地速度定点回收。本发明集航天器返回舱、智能旋翼、轨迹规划、定点回收等尖端技术于一身，对未来航天器返回舱设计、地面搜救、控制指挥等返回舱回收系统产生重大革新。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种采用可伸缩式喷气自转旋翼系统的航天器返回舱，具有结构紧凑、控制智能、回收方便等特点，采用可伸缩式桨叶及翼尖喷气技术，不影响返回舱密闭性和隔热性能，无需抵消旋翼反扭设计，且可规划返回舱下降路径及着陆点，大大减少地面搜救人员的任务量。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种采用可伸缩式喷气自转旋翼系统的航天器返回舱，包括返回舱上舱盖、返回舱舱体、可伸缩式自转旋翼系统、高压喷气系统；

其中，所述可伸缩式自转旋翼系统包括旋转盘及沿旋转盘圆周均布的可伸缩式桨叶，且可伸缩式桨叶径向穿过旋转盘的外壁而延伸至旋转盘的中心套圈上；所述旋转盘布置于返回舱上舱盖、返回舱舱体之间，且中心套圈通过轴承套接于返回舱舱体顶部的中心轴上；

所述高压喷气系统包括可调隔板式进气道、高压气罐、高压气阀、桨尖喷气罩，且可调隔板式进气道围绕返回舱舱体外侧顶部均布，并与返回舱舱体顶部的高压气罐连通，通过可调隔板式进气道控制高压气罐的进气量；所述高压气罐通过顶部高压气阀与旋转盘连通，进而通过导气管与可伸缩式桨叶外端的桨尖喷气罩连通。

本发明中，利用返回舱下降时的高速、高压气流经管道从翼尖喷出，旋翼系统不会产生扭矩，因此具有航向稳定性，无需反扭矩设计，整个旋翼系统结构紧凑；桨叶采用可伸缩式设计，整个旋翼系统安装在返回舱上部，不影响返回舱舱体的密闭性和隔热性，不影响返回舱安装在运载火箭上以及在太空中与空间站的对接；返回舱舱体表面布置可调隔板式进气道，可通过控制系统调节进气量，控制旋翼转速，保证返回舱以可接受的速度下降。

进一步的，所述返回舱上舱盖顶部设置有轨道舱接口及航天员出舱通道，且返回舱上舱盖与返回舱舱体顶部的中心轴采用可拆卸式螺栓连接。

进一步的，所述旋转盘内围绕中心套圈布置有环形导轨，且高压气罐通过环形槽状的高压气阀与环形导轨连通，进而通过导气管与可伸缩式桨叶外端的桨尖喷气罩连通，实现旋转状态下高压气罐与可伸缩式桨叶上导气管的气流密封传输。