[发明专利]一种可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统

权利要求书

1.一种可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统，其特征是：它包括安装在芯一级箭体上的一台中间发动机及三台周向发动机，所述中间发动机为摇摆发动机，且中间发动机的轴线与芯一级箭体的轴线重合，三台周向发动机沿中间发动机的周向均匀布置，所述中间发动机及三台周向发动机的推力方向均与芯一级箭体的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统，其特征是：所述中间发动机及三台周向发动机为液氧甲烷发动机。

3.根据权利要求1或2所述的可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统，其特征是：所述中间发动机可在0°-180°和90°-270°方向双向摆动，最大摆动角度为δ，中间发动机摆动后推力作用点与芯一级箭体质心的距离为R；三台周向发动机与中间发动机的轴向距离分别为L，周向发动机的额定推力为F，最大推力调节能力为ΔF，周向发动机的工作推力范围为(F-ΔF)-F，三台周向发动机与中间发动机的轴向俯仰方向距离为L*Sin60°；

中间发动机可提供的控制力矩如下：

偏航方向最大控制力矩My＝F*R*sin(δ)≈F*R*δ；

俯仰方向最大控制力矩Mz＝F*R*sin(δ)≈F*R*δ；

三台周向发动机可提供的总控制力矩如下：

偏航方向最大控制力矩My＝ΔF*L；

俯仰方向最大控制力矩Mz＝ΔF*L*Sin60°。

4.根据权利要求3所述的可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统，其特征是：在芯一级箭体的主动段，当芯一级箭体飞行过程中的姿态稳定控制力矩小于中间发动机的最大控制力矩时，中间发动机工作，通过中间发动机的双向摆动实现俯仰和偏航控制；当芯一级箭体飞行过程中的姿态稳定控制力矩大于中间发动机的最大控制力矩时，三台周向发动机工作，利用三台周向发动机的节流能力实现芯一级箭体的姿态稳定；滚动方向采用末级的辅助动力系统控制。

5.根据权利要求4所述的可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统，其特征是：芯一级箭体工作完成分离后，三台周向发动机二次启动进行减速控制，并利用三台周向发动机的推力调节能力进行姿态控制，减速完成后三台周向发动机关机，芯一级箭体返回，在距离地面一定距离后，中间发动机二次点火，利用其双向摆动及深度节流能力进行姿态稳定控制以及着陆点的位置、速度的精确控制。