一种航天运载器的姿控舱及运载器的制作方法

1.本实用新型涉及航天运载器结构布局领域，具体涉及一种航天运载器的姿控舱及运载器。

背景技术：

2.航天运载器的末级为了完成入轨和姿态控制，需要设置动力系统在姿控舱进行航天运载器的俯仰、偏航和滚动三通道辅助控制，现有的动力系统布局不能充分利用姿控舱的空间。对于外形较大的姿控发动机而言，安装在小直径的姿控舱里没有合适的布局方案，现有技术的姿控发动机的布局方式无法保证姿控发动机控制力臂且不能充分利用姿控舱的空间。
3.鉴于此，亟需设计一种能充分利用姿控舱空间且能够保证姿控发动机控制力臂的航天运载器的姿控舱及运载器。

技术实现要素：

4.本用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航天运载器的姿控舱及运载器。
5.本实用新型提供一种航天运载器的姿控舱，包括：圆柱形的姿控舱，所述姿控舱的四个象限分别设置一个正推姿控发动机和两个侧推姿控发动机，所述正推姿控发动机沿着所述姿控舱轴向的第一方向设置在舱壁下半段，所述两个侧推姿控发动机设置在所述姿控舱的舱壁上半段且位于所述正推姿控发动机上方两侧。
6.根据本实用新型的一个实施例，所述两个侧推姿控发动机在第一方向上错开设置。
7.根据本实用新型的一个实施例，所述两个侧推姿控发动机在第一方向上正投影部分重叠。
8.根据本实用新型的一个实施例，所述两个侧推姿控发动机朝向相反且发动机的推力室朝向舱壁外侧。
9.根据本实用新型的一个实施例，所述两个侧推姿控发动机的推力室外侧设置套筒，所述套筒延伸至舱壁的通孔处。
10.根据本实用新型的一个实施例，所述姿控舱的舱壁通孔对应每个所述侧推姿控发动机的推力室朝向方向设置成椭圆形。
11.根据本实用新型的一个实施例，所述正推姿控发动机的推力室朝向所述姿控舱的下端口。
12.根据本实用新型的一个实施例，所述侧推姿控发动机的轴线距离所述姿控舱的轴线的最小距离为第一距离，所述侧推姿控发动机的轴线距离该象限内的所述姿控舱舱壁的最大距离为第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述正推姿控发动机与所述侧推发动机的推进剂
管路沿着所述姿控舱的舱壁环形设置且避开其它发动机。
14.另一方面，本实用新型提供一种航天运载器，其特征在于，包括上述的航天运载器的姿控舱。
15.本实用新型的航天运载器的姿控舱采用正推姿控发动机沿着姿控舱轴向的第一方向设置在舱壁下半段，两个侧推姿控发动机设置在姿控舱的舱壁上半段且位于正推姿控发动机上方两侧的布局方式，能够较好地利用姿控舱的空间，满足姿控舱的布局要求，来节省空间和保证控制力臂，不需要增大姿控舱的直径，避免了姿控舱重量的增加。
16.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。
附图说明
17.下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明实用新型的原理。
18.图1是本实用新型一个实施例的航天运载器的姿控舱示意图；
19.图2是图1的俯视图。
20.附图标记：
21.100-姿控舱，101-通孔，200-正推姿控发动机，300-侧推姿控发动机。
具体实施方式
22.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，用于示例性的说明本实用新型的原理，并不被配置为限定本实用新型。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本实用新型实施例的理解。
23.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型实施例的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
25.诸如“下面”、“下方”、“在
…
下”、“低”、“上方”、“在
…
上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的
术语在描述通篇中表示类似的元件。
26.对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
27.图1是本实用新型一个实施例的航天运载器的姿控舱示意图；图2是图1的俯视图。
28.如图1和2所示，本实用新型提供一种航天运载器的姿控舱，包括：圆柱形的姿控舱100，姿控舱100的四个象限分别设置一个正推姿控发动机200和两个侧推姿控发动机300，正推姿控发动机200沿着姿控舱100轴向的第一方向设置在舱壁下半段，两个侧推姿控发动机300设置在姿控舱100的舱壁上半段且位于正推姿控发动机200上方两侧。
29.具体地，航天运载器中的固体运载火箭末级由于入轨精度和姿态控制需要，会有动力系统设置在姿控舱100，本实施例的动力系统在姿控舱100中的布局采用“8+4”的姿控发动机喷管方案，即八个侧推姿控发动机300和四个正推姿控发动机200布局在姿控舱100的舱壁上，八个侧推姿控发动机300形成两两一对共四对布置在四个象限上。
30.其中，第一方向即姿控舱100的轴向方向，正推姿控发动机200沿着第一方向设置在舱壁下半段，两个侧推姿控发动机300设置在姿控舱100的舱壁上半段且位于正推姿控发动机200上方两侧。本技术中，姿控舱100的舱壁上半段和下半段是在航天运载器发射或飞行时的方位而言，也即航天运载器(例如，运载火箭)头部朝上、尾部朝下矗立在发射场时对应的上下方位，姿控发动机的位置不受姿控舱100其它的摆放方式影响。
31.随着航天运载器中的固体运载火箭或武器系统对末级控制能力要求的提升，侧推姿控发动机300的推力需要提高，而固体运载火箭或武器系统对末级又有小型化的要求，造成了现有的姿控舱100布局方案越来越无法满足大侧推姿控发动机300和紧凑型小直径姿控舱100的布局需要。
32.本实用新型实施例中的姿控舱100布局能够满足大侧推姿控发动机300在紧凑型小直径姿控舱100中的布局要求，既避免了姿控发动机为了缩减体积带来的研制难度大幅增加，也满足了紧凑型姿控舱100设计对于小直径的要求，实现了航天运载器的固体运载火箭末级或武器系统末级的小型化。
33.如图2所示，根据本实用新型的一个实施例，两个侧推姿控发动机300在第一方向上错开设置。
34.根据本实用新型的一个实施例，两个侧推姿控发动机300在第一方向上正投影部分重叠，例如两个侧推姿控发动机的头部在第一方向的正投影部分重叠。
35.具体地，对于大侧推姿控发动机300喷管在小直径姿控舱100中的布局，若一对侧推姿控发动机300不采用在第一方向上错开重叠的布局方式，为了满足其相对布局的空间，只能将象限处的侧推姿控发动机300的喷管轴线远离姿控舱舱壁，留出容纳一对侧推姿控发动机300的放置空间，但由此带来滚动通道力臂大幅缩短、控制效率下降，甚至出现因为结构干涉导致无法布局的情况。
36.根据侧推姿控发动机300大小和姿控舱100直径以及管路布局的便利性，可以对象限处的一对侧推姿控发动机300在姿控舱100轴向即第一方向上下错开距离，且两个侧推姿控发动机300在第一方向上正投影重叠的范围进行变化和调整。本实施例中的一对侧推姿控发动机300中的任何一个都可以充分利用姿控舱100体的空间，不再受一对侧推姿控发动
机300对向布置时总长过长、姿控舱100内空间不足的限制，来节省空间并保证控制力臂。
37.其中，越大的侧推姿控发动机300布局在越小直径的姿控舱100中，可以适当增大象限处的一对侧推姿控发动机300在姿控舱100轴向方向上的错开距离，同时增大两个侧推姿控发动机300在第一方向正投影重叠的范围，满足空间布局的要求，并保证侧推姿控发动机300轴线与姿控舱100轴线的距离，保证滚动通道控制效率。
38.根据本实用新型的一个实施例，两个侧推姿控发动机300朝向相反且发动机的推力室朝向舱壁外侧。
39.根据本实用新型的一个实施例，两个侧推姿控发动机300的推力室外侧设置套筒，套筒延伸至舱壁的通孔101处。
40.根据本实用新型的一个实施例，姿控舱100的舱壁通孔101对应每个侧推姿控发动机300的推力室朝向方向且设置成椭圆形。
41.具体地，两个侧推姿控发动机300在象限处朝向相反且发动机的推力室朝向舱壁外侧，每个象限上的一对姿控发动机的喷管分别朝向相反的方向，通过侧推姿控发动机300开闭的不同组合实现航天运载器的末级俯仰、偏航和滚动三通道控制。
42.为了保护侧推姿控发动机300的推力室且避免其运行对姿控舱100的影响，在侧推姿控发动机300的推力室外侧设置套筒，套筒延伸至舱壁的通孔101处，将侧推姿控发动机300封闭安装在套筒内。根据每对侧推姿控发动机300的布局，姿控舱100的舱壁通孔101对应每个侧推姿控发动机300的推力室朝向方向设置成椭圆形，将套筒延伸至通孔101实现封闭式安装。
43.本实用新型适应大侧推姿控发动机300和紧凑型小直径姿控舱100的布局，通过侧推姿控发动机300开闭的不同组合实现航天运载器末级俯仰、偏航和滚动三通道控制，对现有成熟的姿控算法和控制逻辑不需做大的调整，具备较好的继承性和工程实现性。
44.根据本实用新型的一个实施例，正推姿控发动机200的推力室朝向姿控舱100的下端口。正推姿控发动机200提供动力以实现航天运载器的正向推进，所以正推姿控发动机200的推力室朝向姿控舱100的下端口，实现了紧凑型小直径姿控舱100中发动机的布局。
45.根据本实用新型的一个实施例，侧推姿控发动机300的轴线距离姿控舱100的轴线的最小距离为第一距离，侧推姿控发动机300的轴线距离该象限内的姿控舱100舱壁的最大距离为第二距离，第一距离大于第二距离。
46.具体地，侧推姿控发动机300的轴线距离姿控舱100的轴线的最小距离为第一距离，即一对侧推姿控发动机300重叠的的中间位置垂直距离姿控舱100的轴线距离；侧推姿控发动机300的轴线距离该象限内的姿控舱100舱壁的最大距离为第二距离，即一对侧推姿控发动机300重叠的的中间位置垂直距离姿控舱100舱壁的距离；其中第一距离大于第二距离。该布局方式能大幅降低侧推姿控发动机300轴线与姿控舱100舱壁的距离，增大侧推姿控发动机300轴线与姿控舱100轴线的距离，提高了滚动通道控制效率，尤其对于结构干涉无法布局的情况，能够提供姿控舱100布局解决方案。
47.根据本实用新型的一个实施例，正推姿控发动机200与侧推发动机的推进剂管路沿着姿控舱100的舱壁环形设置且避开其它发动机。
48.具体地，正推姿控发动机200与侧推发动机的推进剂选用液体推进剂，其中正推姿控发动机200与侧推发动机的推进剂管路沿着姿控舱100的舱内壁环形设置且避开其它发
动机，正推姿控发动机200、侧推姿控发动机300与其推进剂管路组成了液体辅助动力系统，能够满足小直径姿控舱100的布局要求。
49.以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。
50.另一方面，本实用新型提供一种航天运载器，其特征在于，包括上述的航天运载器的姿控舱100。本实施例中的航天运载器包含上述航天运载器的姿控舱100，其技术效果在此不再赘述。
51.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种航天运载器的姿控舱，其特征在于，包括：圆柱形的姿控舱，所述姿控舱的四个象限分别设置一个正推姿控发动机和两个侧推姿控发动机，所述正推姿控发动机沿着所述姿控舱轴向的第一方向设置在舱壁下半段，所述两个侧推姿控发动机设置在所述姿控舱的舱壁上半段且位于所述正推姿控发动机上方两侧。2.根据权利要求1所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述两个侧推姿控发动机在第一方向上错开设置。3.根据权利要求2所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述两个侧推姿控发动机在第一方向上的正投影部分重叠。4.根据权利要求3所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述两个侧推姿控发动机朝向相反且发动机的推力室朝向舱壁外侧。5.根据权利要求4所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述两个侧推姿控发动机的推力室外侧设置套筒，所述套筒延伸至舱壁的通孔处。6.根据权利要求5所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述姿控舱的舱壁通孔对应每个所述侧推姿控发动机的推力室朝向方向且设置成椭圆形。7.根据权利要求1所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述正推姿控发动机的推力室朝向所述姿控舱的下端口。8.根据权利要求1所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述侧推姿控发动机的轴线距离所述姿控舱的轴线的最小距离为第一距离，所述侧推姿控发动机的轴线距离该象限内的所述姿控舱舱壁的最大距离为第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。9.根据权利要求1所述的航天运载器的姿控舱，其特征在于，所述正推姿控发动机与所述侧推姿控发动机的推进剂管路沿着所述姿控舱的舱壁环形设置且避开其它发动机。10.一种航天运载器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的航天运载器的姿控舱。

技术总结

本实用新型提供一种航天运载器的姿控舱，包括：圆柱形的姿控舱，所述姿控舱的四个象限分别设置一个正推姿控发动机和两个侧推姿控发动机，所述正推姿控发动机沿着所述姿控舱轴向的第一方向设置在舱壁下半段，所述两个侧推姿控发动机设置在所述姿控舱的舱壁上半段且位于所述正推姿控发动机上方两侧。该姿控舱能够较好地利用姿控舱的空间，满足姿控舱的布局要求。要求。要求。