[发明专利]一种船箭一体化的天地往返货运飞行器及飞行控制方法

权利要求书

1.一种船箭一体化的天地往返货运飞行器，其特征在于，至少包括上面级(2)及推进级(1)；入轨部分为上面级(2)，上面级(2)与推进级(1)通过运载火箭的包带连接；上面级(2)包括可展开的头锥(21)、身部、上面级尾翼(22)、对接机构(23)；头锥(21)通过铰链与身部连接并在铰链带动下展开和关闭；对接机构(23)安装在头锥(21)内，对接机构(23)的接口满足目标飞行器对接要求；上面级(2)尾部布置有上面级尾翼(22)，上面级尾翼(22)内部有着陆支架，支撑上面级(2)的重量；

推进级(1)包括壳体(11)、推进级尾翼(12)及内部设备；壳体(11)内部布置贮箱、推进发动机及控制设备；壳体(11)尾部布置推进级尾翼(12)，推进级尾翼(12)呈对称布局，推进级尾翼(12)内部设置着陆支架，支撑推进级(1)的重量；在推进级(1)着陆时，推进级尾翼(12)内部的着陆支架支撑整个飞行器的质量。

2.根据权利要求1所述的一种船箭一体化的天地往返货运飞行器，其特征在于，壳体(11)采用防热材料建造。

3.根据权利要求2所述的一种船箭一体化的天地往返货运飞行器，其特征在于，上面级(2)内部携带有有效载荷，包括各类空间站所需货物。

4.根据权利要求3所述的一种船箭一体化的天地往返货运飞行器，其特征在于，头锥(21)、身部采用防热材料。

5.如权利要求1～4任一所述的船箭一体化的天地往返货运飞行器的飞行控制方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一、在初始状态下，推进级(1)与上面级(2)组合处于发射状态；

步骤二、控制推进级(1)点火，携带上面级(2)上升至指定高度a且速度达到指定速度v₁以上后，控制推进级(1)与上面级(2)分离；

步骤三、控制推进级(1)通过推进减速着陆地面，利用推进级尾翼(12)控制着陆时的速度和姿态，实现软着陆；着陆时，推进级尾翼(12)内部的着陆支架撑起；在地面对推进级(1)检修后准备再次使用；

步骤四、上面级(2)携带有效载荷继续加速上升，直至到达指定高度b的近地轨道上且速度达到指定速度v₂以上；

步骤五、控制上面级(2)的头锥(21)打开，并露出对接机构(23)；上面级(2)控制自身姿态，通过对接机构(23)与目标飞行器完成对接；

步骤六、当上面级(2)与目标飞行器完成锁紧停泊时，在此期间实现人员、物资或其它设备的交换；完成任务后，上面级(2)与目标飞行器分离；

步骤七、控制头锥(21)合拢，重新形成气动壳体；

步骤八、控制上面级(2)再入大气层，上面级尾翼(22)配合上面级(2)的发动机，调整控制上面级(2)的姿态，控制上面级(2)气动力大小和方向；

步骤九、控制上面级尾翼(22)内部的着陆支架展开，上面级(2)通过水平或垂直的方式实现软着陆；地面回收着陆后的上面级(2)，进行检修；

步骤十、地面重新将上面级(2)与推进级(1)组合，形成新的运输飞行器，准备下一次任务。

6.根据权利要求5所述的船箭一体化的天地往返货运飞行器的飞行控制方法，其特征在于，指定高度a＝30km。

7.根据权利要求6所述的船箭一体化的天地往返货运飞行器的飞行控制方法，其特征在于，指定速度v₁＝4km/s。

8.根据权利要求7所述的船箭一体化的天地往返货运飞行器的飞行控制方法，其特征在于，指定高度b＝400km。

9.根据权利要求8所述的船箭一体化的天地往返货运飞行器的飞行控制方法，其特征在于，指定速度v₂＝7.8km/s。