專利名稱：應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于空間碎片的防治和治理領域，具體來說，是一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置及其被動離軌方法。
背景技術：
隨著航天技術的迅速發(fā)展，空間環(huán)境日益惡化，微流星體及空間碎片超高速碰撞成為威脅航天器安全在軌運行的重要因素?？臻g碎片與在軌航天器發(fā)生碰撞時，巨大的碰撞動能足以導致航天器結構破壞、功能失效甚至災難性事故的發(fā)生。在完成軌道發(fā)射任務后，運載火箭末級將仍在原軌道上運行，并且軌道壽命可能相當長因為軌道發(fā)射任務已經(jīng)完成，所以它此時轉變成為空間碎片。為了維護空間環(huán)境，減少軌道碎片存留及降低二次碎片的發(fā)生機率，需要降低火箭末級的軌道壽命。降低火箭末級軌道壽命的方法主要有兩種回收和離軌?；厥帐侵咐糜心芰樌祷氐孛娴暮教炱鲗④壍郎系目臻g碎片帶回到地面，達到清除的目的。此種方法不僅代價昂貴，而且對交會對接技術要求很高，技術復雜。離軌指廢棄的航天器等脫離原來的運行軌道，或直接下降，進行大氣層燒毀；或轉移到一條短壽命(25年以下)的軌道上去。離軌的辦法主要分為主動離軌和被動離軌。主動離軌主要利用火箭末級或衛(wèi)星的推進系統(tǒng)進行變軌機動。其缺點是要求軌道物體具有控制姿態(tài)和推進的能力。實現(xiàn)起來成本高而且技術復雜。對于中低軌道航天器，被動離軌裝置主要有系繩離軌和大氣阻力離軌。其中，電動系繩離軌在軌道上以速度ν運動的導體系繩切割強度為B的地磁場磁力線，在系繩上產(chǎn)生了電動勢。如果此時導體系繩能夠實現(xiàn)與電離層中等離子體的電接觸，也就是利用等離子接觸器實現(xiàn)了電子的收集和發(fā)射，那么導體系繩就可與電離層形成閉合回路，從而在導體系繩中產(chǎn)生電流。系繩電流與地球磁場的相互作用，產(chǎn)生了作用于電動系繩的洛侖茲力，這個力與系繩的運動方向相反，因此可以用來進行廢棄航天器的離軌。電動系繩離軌裝置由系繩、伸展機構、等離子接觸器及系繩控制部件組成。其缺點為技術要求高，結構復雜，造價高，穩(wěn)定性差，實現(xiàn)起來相對復雜。大氣阻力離軌大氣阻力離軌主要通過增加廢棄航天器的有效面積來增加大氣阻力，達到快速離軌的目的。例如大面積的帆板或充氣傘，使用前折疊存儲在火箭末級或衛(wèi)星內(nèi)，工作時將其展開或充氣，形成很大的迎風面積，大氣阻力增加，迫使衛(wèi)星速度降低，脫離運行軌道，最后再入大氣層燒毀。常用的方法有兩種，一種是利用空間展開機構撐起一張巨大的薄膜；但是，此種方法對于展開機構的控制需要引入控制結構，如果控制系統(tǒng)過于簡單，就存在穩(wěn)定性差的缺點；如果要求穩(wěn)定性強，就存在結構復雜的缺點。另一種是利用對充氣結構進行充氣，產(chǎn)生大的迎風面積。質量輕、占用發(fā)射體積小、費用低、可靠性高。但是，由于充氣結構需要維持一定的形狀，所以，充氣結構材料要求高；而且，需要建立可靠的充氣系統(tǒng)，由此結構非常復雜，實施比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了很好的實現(xiàn)中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌，提供了一種應用于中低軌道火箭末級的利用充氣體進行被動離軌的大氣阻力被動離軌裝置及其被動離軌方法。本發(fā)明一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，安裝在火箭儀器艙段上的閑置空間，包括控制系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、彈射系統(tǒng)以及充氣體，充氣體設置在彈射系統(tǒng)中，且與充氣系統(tǒng)相連，控制系統(tǒng)與火箭上的電源、彈射系統(tǒng)以及充氣體相連。所述彈射系統(tǒng)包括盛放桶、桶蓋、拔銷器、擋板、驅動電機、和壓縮彈簧；其中，盛放桶為筒狀結構，用來盛放充氣體。桶蓋與盛放桶的桶口處通過轉軸軸接。盛放桶的桶口處外側壁上設置有拔銷器，拔銷器通過連接件與桶蓋相連。在盛放桶外側壁上固定安裝有驅動電機，驅動電機的輸出軸上套接有輸出連接軸，輸出連接軸通過螺釘A與驅動電機的輸出軸固連。輸出連接軸的自由端為外螺紋結構， 且與螺紋軸上的內(nèi)螺紋相配合，并螺紋連接。所述螺紋軸位于導向環(huán)中，導向環(huán)固定在盛放桶的外側壁上；在螺紋軸上開有具有一定長度的卡槽，導向環(huán)上開有螺紋孔，螺釘B通過導向環(huán)上的螺紋孔伸入到螺紋軸上的卡槽中，實現(xiàn)螺紋軸在導向環(huán)中的軸向定位，限制螺紋軸在導向環(huán)中的轉動運動；螺紋軸的自由端插入到拔銷器的銷座中。當驅動電機通電工作時，驅動電機的輸出軸開始旋轉，提供轉速vl，驅動電機的輸出軸帶動輸出連接軸轉動，而由于螺紋軸在導向環(huán)中的軸向定位，限制螺紋軸在導向環(huán)中轉動，因此輸出連接軸與螺紋軸之間螺紋連接所產(chǎn)生的曲線運動可轉化為螺紋軸的直線運動，導向環(huán)上的螺釘B伸入到卡槽中的部分沿卡槽滑動，使螺紋軸的自由端從拔銷器的銷座中拔出，從而桶蓋解鎖。當驅動電機提供與轉速Vl反向的轉動時，螺紋軸的自由端插入拔銷器的銷座中。由此實現(xiàn)桶蓋與盛放桶桶口間的相對定位，使桶蓋與盛放桶桶口間的密封性更好。盛放桶內(nèi)部安裝有壓縮彈簧與擋板，其中，壓縮彈簧一端與盛放桶內(nèi)底面相連，另一端與擋板相連，在擋板與桶蓋間的空間用來放置充氣體。所述充氣體采用Al-Mylar-Al層合薄膜材料制成，充氣體具有充氣與未充氣兩種狀態(tài)，其中，充氣狀態(tài)的充氣體為倒錐構型、展開連桿支撐構型或球形，未充氣狀態(tài)的充氣體均為袋狀薄膜結構。未充氣狀態(tài)的充氣體折疊后放置在桶蓋與擋板間的空間內(nèi)。蓋上桶蓋后，使折疊狀態(tài)的充氣體擠壓擋板，從而壓縮彈簧壓緊，產(chǎn)生彈力；當打開拔銷器后，通過壓縮彈簧的彈力，推動擋板，從而推動折疊狀態(tài)的充氣體，使桶蓋彈開，將折疊狀態(tài)的充氣體彈出盛放桶。所述充氣系統(tǒng)由充氣管、電磁閥和減壓器組成，其中，充氣管一端通過電磁閥與火箭自帶氣瓶相連，另一端穿過盛放桶底面以及擋板與充氣體相連?；鸺詭馄坑脕硐虺錃夤軆?nèi)提供氣體，從而通過充氣管為充氣體充氣。減壓器用來降低火箭自帶氣瓶的輸出壓力，防止充氣過程中充氣管發(fā)生破壞。通過電磁閥控制火箭自帶氣瓶的開啟與關閉，從而控制充氣體的充氣。所述控制系統(tǒng)與彈射系統(tǒng)中的驅動電機、充氣系統(tǒng)中的電磁閥相連，通過控制系統(tǒng)控制驅動電機工作與停止以及電磁閥的開啟或關閉；上述控制系統(tǒng)還與火箭上自帶電源相連，從而通過火箭自帶電源中剩余能源來為驅動電機以及電磁閥供電。
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本發(fā)明基于上述被動離軌裝置還提出一種離軌方法，包括以下步驟步驟1:開啟控制系統(tǒng)；開啟控制系統(tǒng)的電源，使電磁閥與驅動電機上電，并通過控制系統(tǒng)對電磁閥以及驅動電機進行控制。步驟2 打開盛放桶的桶蓋；通過控制系統(tǒng)控制驅動電機的輸出軸轉動，帶動輸出連接軸轉動，螺紋軸的自由端從拔銷器的銷座中拔出，使桶蓋解鎖打開。步驟3 釋放充氣體；桶蓋打開后，壓縮彈簧恢復原長，將放在擋板上的折疊狀態(tài)的充氣體彈出盛放桶。步驟4 充氣體的充氣剛化；通過控制系統(tǒng)控制電磁閥開啟，火箭自帶氣瓶通過充氣管為充氣體充氣，通過測量計或應變片測量到的充氣體剛化程度信號反饋到控制系統(tǒng)。步驟5 控制系統(tǒng)斷電，充氣體的充氣剛化結束；當充氣體內(nèi)壓或者流量達到在控制系統(tǒng)中設置的充氣體剛化對應的理論計算值和有限元軟件仿真值時，即充氣體充氣剛化結束，則控制系統(tǒng)斷電，充氣體剛化完成。若未達到充氣體剛化對應的理論計算值和有限元軟件仿真值時，則繼續(xù)向充氣體內(nèi)充氣。通過上述方法，可以使充氣體充氣展開并且剛化，從而為火箭末級提供一個大的有效面積，從而產(chǎn)生較大的大氣阻力，實現(xiàn)火箭末級大氣阻力被動離軌，從而降低火箭末級
壽命ο本發(fā)明的優(yōu)點在于1、由于在實際太空應用中最終處理方式為鈍化，也是空間碎片的組成部分，而本發(fā)明可利充分用火箭末級的剩余能源，由此降低火箭末級軌道壽命；2、本發(fā)明中采用制作工藝簡單且成本低的球形充氣體；3、本發(fā)明中充氣體采用Al-Mylar-Al層合薄膜材料制成，因此充氣結構質量輕、 易剛化、易折疊；4、本發(fā)明可根據(jù)火箭系統(tǒng)的安裝空間限制和最大質量限制，對充氣結構的材料進行定制，即可以根據(jù)限制的滿足，確定充氣機構的材料中鋁層和聚酯薄膜的厚度以及分布；5、本發(fā)明中的彈射系統(tǒng)采用通過電機驅動的拔銷器，使拔銷器可重復利用，成本較低；且不存在危險性，不會產(chǎn)生新的空間碎片，在應用前可以進行多次的地面試驗，以保證它的可靠性和精度。


圖1為本發(fā)明整體結構框圖；圖2為驅動電機與拔銷器間連接關系示意圖；圖3為驅動電機與拔銷器間連接關系剖視圖。圖4為本發(fā)明被動離軌方法流程圖。圖中
1-控制系統(tǒng)2-充氣系統(tǒng)3-彈射系統(tǒng)4-充氣體
5-火箭自帶電源6-火箭自帶氣瓶7-應變片8-傳感器
201-充氣管202-電磁閥203-減壓器301-盛放桶
302-桶蓋303-拔銷器304-擋板305-驅動電機
306-壓縮彈簧307-連接件 308--輸出連接軸309-螺紋軸
310-導向環(huán)311-螺釘 A 312-螺釘B
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，固定安裝在火箭儀器艙段上的閑置空間，包括控制系統(tǒng)1、充氣系統(tǒng)2、彈射系統(tǒng)3以及充氣體4，如圖1所示，充氣體4設置在彈射系統(tǒng)3中，且與充氣系統(tǒng)2相連，控制系統(tǒng)1與火箭上的電源、彈射系統(tǒng) 3以及充氣體4相連。所述彈射系統(tǒng)3包括盛放桶301、桶蓋302、拔銷器303、擋板304、驅動電機305、 和壓縮彈簧306。其中，盛放桶301用來盛放充氣體4，因為折疊的充氣體4可能發(fā)生膨脹， 因此將盛放桶301設計為具有擴張開口的桶狀結構，便于充氣體4的彈出。桶蓋302與盛放桶301的桶口處通過轉軸軸接，使桶蓋302可打開或閉合。盛放桶301的桶口處外側壁上設置有拔銷器303，拔銷器303通過連接件307與桶蓋302相連，位于桶蓋302與盛放桶 301的桶口軸接處相對位置。在盛放桶301外側壁上通過電機夾固定安裝有驅動電機305，如圖2、圖3所示，驅動電機305的輸出軸上套接有輸出連接軸308，輸出連接軸308通過螺釘A311與驅動電機 305的輸出軸固連，由此使驅動電機305轉軸的轉動可帶動輸出連接軸308轉動。輸出連接軸308的自由端為外螺紋結構，且與螺紋軸309上的內(nèi)螺紋相配合，并螺紋連接，輸出連接軸308與螺紋軸309間不處于擰緊狀態(tài)。所述螺紋軸309位于導向環(huán)310中，導向環(huán)310固定在盛放桶301的外側壁上。在螺紋軸309上開有具有一定長度的卡槽，導向環(huán)310上開有螺紋孔，螺釘B312通過導向環(huán)310上的螺紋孔伸入到螺紋軸309上的卡槽中，螺釘B312的直徑與卡槽的寬度相等，由此實現(xiàn)螺紋軸309在導向環(huán)310中的軸向定位，限制螺紋軸309 在導向環(huán)310中的轉動運動。螺紋軸309的自由端插入到拔銷器303的銷座中。當驅動電機305通電工作時，驅動電機305的輸出軸開始旋轉，提供轉速vl，驅動電機305的輸出軸帶動輸出連接軸308轉動，而由于螺紋軸309在導向環(huán)310中的軸向定位，限制螺紋軸309 在導向環(huán)310中轉動，因此輸出連接軸308與螺紋軸309之間螺紋連接所產(chǎn)生的曲線運動可轉化為螺紋軸309的直線運動，導向環(huán)上的螺釘B312伸入到卡槽中的部分沿卡槽滑動， 使螺紋軸309的自由端從拔銷器303的銷座中拔出，從而桶蓋302解鎖。當驅動電機305 提供與轉速vl反向的轉動時，螺紋軸309的自由端插入拔銷器303的銷座中。由此實現(xiàn)桶蓋302與盛放桶301桶口間的相對定位，使桶蓋302與盛放桶301桶口間的密封性更好。如圖1所示，盛放桶301內(nèi)部安裝有壓縮彈簧306與擋板304，其中壓縮彈簧306 一端與盛放桶301內(nèi)底面相連，另一端與擋板304相連，在擋板304與桶蓋302間的空間用來放置充氣體4。所述充氣體4采用Al-Mylar-Al層合薄膜材料制成，所述Al-Mylar-Al層合薄膜材料為鋁箔和Mylar (麥拉)薄膜層合而成的薄膜結構，具有質量輕、易剛化、易折疊等優(yōu)點，在航天應用中，輕質是一個非常大的優(yōu)勢。充氣體4具有充氣與未充氣兩種狀態(tài)，充氣狀態(tài)的充氣體4可為倒錐構型、展開連桿支撐構型或球形構型，未充氣狀態(tài)的充氣體4則均為袋狀薄膜結構。本發(fā)明采用充氣后為球形的充氣體4，使充氣體4結構簡單，制作工藝簡單，降低制作成本。球形充氣體4充氣后的直徑根據(jù)運載火箭的大小以及需要的有效面積來決定。并且球形充氣體4通過Al-Mylar-Al層合薄膜材料易剛化的特性，可利用充氣產(chǎn)生的內(nèi)壓使得材料中的鋁層受力達到屈服應力，無法再恢復原來的形狀，從而可以維持充氣后的球形形狀不發(fā)生改變。在球形充氣體4未充氣時，可通過Al-Mylar-Al層合薄膜材料易折疊的特性，將未充氣時的球形充氣體4的體積折疊成很小，由此可占用彈射系統(tǒng)內(nèi)部很小的空間，減小了整個彈射系統(tǒng)的體積，從而使彈射系統(tǒng)占用運載火箭內(nèi)部的空間減小， 有利于彈射系統(tǒng)在運載火箭中的存放。未充氣狀態(tài)的充氣體4經(jīng)折疊后放置在桶蓋302與擋板304間的空間內(nèi)。蓋上桶蓋302后，通過桶蓋302擠壓折疊狀態(tài)的充氣體4，隨之折疊狀態(tài)的充氣體4擠壓擋板304， 使壓縮彈簧306壓緊，產(chǎn)生彈力。當打開拔銷器303后，通過壓縮彈簧306的彈力，推動擋板304，從而推動折疊狀態(tài)的充氣體，最終使桶蓋彈開，將折疊狀態(tài)的充氣體彈出盛放桶。如圖1所示，所述充氣系統(tǒng)2由充氣管201、電磁閥202和減壓器203組成，其中， 充氣管201 —端通過電磁閥202、減壓器203與火箭自帶氣瓶6相連，另一端穿過盛放桶301 底面以及擋板304與充氣體4相連?；鸺詭馄?用來向充氣管201內(nèi)提供氣體，從而通過充氣管201為充氣體4充氣。減壓器203用來降低火箭自帶氣瓶6的輸出壓力，防止充氣過程中充氣管發(fā)生破壞。通過電磁閥202控制火箭自帶氣瓶6的開啟與關閉，從而控制充氣體4的充氣?；鸺詭馄?與充氣體4間的氣路上還設置有測量計(如高精度壓力表、流量計)，用于獲取充氣體4剛化程度以及充氣氣體的流量信號。本發(fā)明中獲取充氣體4的剛化程度信號，也可通過在充氣體4外壁上粘貼有應變片7，應變片7通過應變傳感器8與控制系統(tǒng)1相連，應變片7采集的充氣體4的應變量通過應變傳感器8反饋到控制系統(tǒng)1中，由此獲取充氣體4的剛化程度信號。所述控制系統(tǒng)1與彈射系統(tǒng)3中的驅動電機305、充氣系統(tǒng)2中的電磁閥202相連，通過控制系統(tǒng)1控制驅動電機305工作與停止以及電磁閥202的開啟或關閉。上述控制系統(tǒng)1還與火箭上自帶電源5相連，從而通過火箭自帶電源5中剩余能源來為驅動電機 305以及電磁閥202供電?；谏鲜霰粍与x軌裝置，本發(fā)明還提供一種被動離軌方法，如圖4所示，通過下述步驟來實現(xiàn)步驟1 開啟控制系統(tǒng)1 ；開啟控制系統(tǒng)1的電源，使電磁閥202與驅動電機305上電，并通過控制系統(tǒng)1對電磁閥202以及驅動電機305進行控制；步驟2 打開盛放桶301的桶蓋302 ；通過控制系統(tǒng)1控制驅動電機305的輸出軸轉動，帶動輸出連接軸308轉動，輸出連接軸308帶動螺紋軸309的自由端從拔銷器303的銷座中拔出，使桶蓋解鎖打開；步驟3 釋放充氣體4 ；桶蓋302打開后，壓縮彈簧306恢復原長，將放在擋板304上的折疊狀態(tài)的充氣體4彈出盛放桶301 ；步驟4 充氣體4的充氣剛化；通過控制系統(tǒng)1控制電磁閥202開啟，火箭自帶氣瓶6通過充氣管201為充氣體 4充氣，通過測量計或應變片7測量到的充氣體4剛化程度信號反饋到控制系統(tǒng)1 ；步驟5 控制系統(tǒng)1斷電，充氣體4的充氣剛化結束；當充氣體4內(nèi)壓或者流量達到在控制系統(tǒng)1中設置的充氣體4剛化對應的理論計算值和有限元軟件仿真值時，即充氣體4充氣剛化結束，則控制系統(tǒng)1斷電，充氣體4剛化完成。若未達到充氣體4剛化對應的理論計算值和有限元軟件仿真值時，則繼續(xù)向充氣體4內(nèi)充氣。通過上述方法，可以使充氣體4充氣展開并且剛化，從而為火箭末級提供一個大的有效面積，從而產(chǎn)生較大的大氣阻力，實現(xiàn)火箭末級大氣阻力被動離軌，從而降低火箭末級壽命。
權利要求
1.一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，安裝在火箭儀器艙段上的閑置空間，其特征在于包括控制系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、彈射系統(tǒng)以及充氣體，充氣體設置在彈射系統(tǒng)中，且與充氣系統(tǒng)相連，控制系統(tǒng)與火箭上的電源、彈射系統(tǒng)以及充氣系統(tǒng)相連；所述彈射系統(tǒng)包括盛放桶、桶蓋、拔銷器、擋板、驅動電機和壓縮彈簧；其中，盛放桶為筒狀結構，用來盛放充氣體；桶蓋與盛放桶的桶口處通過轉軸軸接。盛放桶的桶口處外側壁上設置有拔銷器，拔銷器通過連接件與桶蓋相連；在盛放桶外側壁上固定安裝有驅動電機，驅動電機的輸出軸上套接有輸出連接軸，輸出連接軸通過螺釘A與驅動電機的輸出軸固連；輸出連接軸的自由端為外螺紋結構，且與螺紋軸上的內(nèi)螺紋相配合，并螺紋連接；所述螺紋軸位于導向環(huán)中，導向環(huán)固定在盛放桶的外側壁上；在螺紋軸上開有具有一定長度的卡槽，導向環(huán)上開有螺紋孔，螺釘B通過導向環(huán)上的螺紋孔伸入到螺紋軸上的卡槽中，實現(xiàn)螺紋軸在導向環(huán)中的軸向定位，限制螺紋軸在導向環(huán)中的轉動運動；螺紋軸的自由端插入到拔銷器的銷座中；盛放桶內(nèi)部安裝有壓縮彈簧與擋板，其中，壓縮彈簧一端與盛放桶內(nèi)底面相連，另一端與擋板相連，在擋板與桶蓋間的空間用來放置充氣體；所述充氣體采用Al-Mylar-Al層合薄膜材料制成，充氣體具有充氣與未充氣兩種狀態(tài)，其中，充氣狀態(tài)的充氣體為倒錐構型、展開連桿支撐構型或球形，未充氣狀態(tài)的充氣體均為袋狀薄膜結構；未充氣狀態(tài)的充氣體折疊后放置在桶蓋與擋板間的空間內(nèi)；蓋上桶蓋后，使折疊狀態(tài)的充氣體擠壓擋板，從而壓縮彈簧壓緊，產(chǎn)生彈力；當當打開拔銷器后，通過壓縮彈簧的彈力，推動擋板，從而推動折疊狀態(tài)的充氣體，使桶蓋彈開，將折疊狀態(tài)的充氣體彈出盛放桶；所述充氣系統(tǒng)由充氣管、電磁閥和減壓器組成，其中，充氣管一端通過電磁閥與火箭自帶氣瓶相連，另一端穿過盛放桶底面以及擋板與充氣體相連；火箭自帶氣瓶用來向充氣管內(nèi)提供氣體，從而通過充氣管為充氣體充氣；減壓器用來降低火箭自帶氣瓶的輸出壓力，防止充氣過程中充氣管發(fā)生破壞。通過電磁閥控制火箭自帶氣瓶的開啟與關閉，從而控制充氣體的充氣；所述控制系統(tǒng)與彈射系統(tǒng)中的驅動電機、充氣系統(tǒng)中的電磁閥相連，通過控制系統(tǒng)控制驅動電機工作與停止以及電磁閥的開啟或關閉；上述控制系統(tǒng)還與火箭上自帶電源相連，從而通過火箭自帶電源中剩余能源來為驅動電機以及電磁閥供電。
2.如權利要求1所述一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，其特征在于所述盛放桶為具有擴張開口的桶狀結構。
3.如權利要求1所述一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，其特征在于所述拔銷器位于桶蓋與盛放桶的桶口軸接處相對位置。
4.如權利要求1所述一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，其特征在于所述螺釘B的直徑與卡槽的寬度相等。
5.如權利要求1所述一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，其特征在于所述火箭自帶氣瓶與充氣體間的氣路上還設置有測量計。
6.如權利要求5所述一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，其特征在于所述測量計為高精度壓力表、流量計。
7.如權利要求1所述一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置，其特征在于所述充氣體外壁上粘貼有應變片，應變片通過應變傳感器與控制系統(tǒng)相連，應變片采集的充氣體的應變量通過應變傳感器反饋到控制系統(tǒng)中，由此獲取充氣體的剛化程度信號。
8.基于權利要求1所述的被動離軌裝置的一種離軌方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 開啟控制系統(tǒng)；開啟控制系統(tǒng)的電源，使電磁閥與驅動電機上電，并通過控制系統(tǒng)對電磁閥以及驅動電機進行控制；步驟2:打開盛放桶的桶蓋；通過控制系統(tǒng)控制驅動電機的輸出軸轉動，帶動輸出連接軸轉動，連接軸帶動螺紋軸的自由端從拔銷器的銷座中拔出，使桶蓋解鎖打開； 步驟3 釋放充氣體；桶蓋打開后，壓縮彈簧恢復原長，將放在擋板上的折疊狀態(tài)的充氣體彈出盛放桶； 步驟4:充氣體的充氣剛化；通過控制系統(tǒng)控制電磁閥開啟，火箭自帶氣瓶通過充氣管為充氣體充氣，通過測量計或應變片測量到的充氣體剛化程度信號反饋到控制系統(tǒng)； 步驟5 控制系統(tǒng)斷電，充氣體的充氣剛化結束；當充氣體內(nèi)壓或者流量達到在控制系統(tǒng)中設置的充氣體剛化對應的理論計算值和有限元軟件仿真值時，即充氣體充氣剛化結束，則控制系統(tǒng)斷電，充氣體剛化完成；若未達到充氣體剛化對應的理論計算值和有限元軟件仿真值時，則繼續(xù)向充氣體內(nèi)充氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于中低軌道火箭末級的大氣阻力被動離軌裝置及方法，屬于空間碎片的防治和治理領域，包括控制系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、彈射系統(tǒng)以及充氣體，充氣體折疊設置在彈射系統(tǒng)中，且與充氣系統(tǒng)相連，控制系統(tǒng)與火箭上的電源、彈射系統(tǒng)以及充氣體相連；控制系統(tǒng)對彈射系統(tǒng)進行控制，從而使充氣體由彈射系統(tǒng)彈出。通過充氣系統(tǒng)對充氣體進行充氣使之剛化；從而為火箭末級提供一個大的有效面積，產(chǎn)生大的大氣阻力，實現(xiàn)火箭末級大氣阻力被動離軌，從而降低火箭末級壽命。本發(fā)明可利充分用火箭末級的剩余能源，由此從本質上減少了空間碎片的發(fā)生，降低火箭末級軌道壽命；本發(fā)明中充氣體采用Al-Mylar-Al層合薄膜材料制成，質量輕、易剛化、易折疊。
文檔編號B64G1/64GK102229363SQ20111012116
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權日2011年5月11日
發(fā)明者劉立東, 張建宇, 徐勤, 楊杰, 趙麗濱 申請人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 北京航空航天大學