[发明专利]一种两级入轨飞行器背部快速分离装置及方法

说明书

本发明公开了一种两级入轨飞行器背部快速分离装置及方法，该装置包括形成于载机上的射流发生器，用于向与所述载机相连的二级飞行器的分离面提供向上的射流以抵消所述二级飞行器自身的部分重力。该装置可以向二级飞行器提供向上的射流形成向上的推力，使得二级飞行器可以相对载机转动做抬头运动形成第一目标倾斜角度，增加二级飞行器的俯仰角，以增加当地攻角使得二级飞行器所产生的升力快速增加，使二级飞行器可以快速上升至一定高度以免与载机尾翼发生碰撞。该射流发生器在工作时没有复杂的机械运动，因此启动速度快，启动即可向二级飞行器提供射流，可以极大地缩短二级飞行器达到安全高度所需的时间。

技术领域

本发明涉及两级入轨飞行器分离技术领域，特别是涉及一种两级入轨飞行器背部快速分离装置及方法。

背景技术

两级入轨飞行器是未来可重复使用的空天往返工具，是由载机携带二级飞行器(运载火箭、航天飞机、轨道器等)飞行至一定高度，并以一定速度分离，随后轨道器加速爬升入轨，载机水平着陆。两级入轨飞行器为未来航天发射提供低成本、高可靠性、高灵活的解决方案。在发射过程中，载机同二级飞行器分离技术是关系到发射成败的关键。

在分离过程中，载机和二级飞行器之间存在较强的气动干扰，该干扰以激波反射与折射的方式表现，并在载机和二级飞行器之间所形成的流道内反复作用，且具有较强的非定常特征和非线性特性。同时受限于载机起落架高度和内部空间，二级飞行器只能在载机背部进行挂载。在分离时，二级飞行器主要依靠自身升力分离。然而分离点具有高速、低密度的特征，虽然速度较快(Ma6)，但密度较小(海平面密度的1.5％)，因此动压较低；二级飞行器一般为航天飞机或轨道器，升力系数较小，且载机对来流遮挡作用明显，当地有效迎角较小，二级飞行器升力较小。另外受限于载机起落架高度，载机垂尾布置于尾部上方，因此在分离过程中，二级飞行器需要快速上升至一定高度以免与载机尾翼发生碰撞。

申请号201921714836.2的专利文献中记载了“两级入轨飞行器背部分离装置”，该装置虽然可以解决上述问题，但是其采用的顶起机构结构复杂，附加重量较大，所需能源较多，且在分离过程中顶起机构将产生较大气动阻力和气动加热，载机总体设计及飞行工程实现难度较大。此外，顶起分离过程耗时较长，不能实现载机和二级飞行器背部的快速分离。

发明内容

本发明提供了一种两级入轨飞行器背部快速分离装置及方法。

本发明提供了如下方案：

一种两级入轨飞行器背部快速分离装置，包括：

形成于载机上的射流发生器，用于向与所述载机相连的二级飞行器的分离面提供向上的射流以抵消所述二级飞行器自身的部分重力，使所述二级飞行器与所述载机在未分离状态下相对转动形成第一目标倾斜角度以增加所述二级飞行器产生的升力。

优选地：所述射流发生器用于向所述二级飞行器位于所述二级飞行器重心前部的分离面提供向上的射流。

优选地：所述射流发生器包括喷管喷口，所述喷管喷口位于所述载机背部的重心法向投影延长线上。

优选地：所述射流发生器包括储料箱以及燃烧室，所述喷管喷口与所述燃烧室相连。

优选地：所述载机与所述二级飞行器各自分离面之间形成有固连机构以及铰链机构，所述铰链机构位于所述二级飞行器的尾部；所述固连机构包括第一自解除螺栓，所述第一自解除螺栓用于在所述射流与所述铰链机构可平衡所述二级飞行器重力后解除所述固连机构对所述载机以及所述二级飞行器的连接，使所述二级飞行器在所述射流作用下以所述铰链机构为支点相对转动以形成所述第一目标倾斜角度。

优选地：所述铰链机构包括第二自解除螺栓，所述第二自解除螺栓用于当所述二级飞行器与所述载机在未分离状态下相对转动形成第二目标倾斜角度后解除所述铰链机构对所述载机以及所述二级飞行器的连接。

优选地：所述第一自解除螺栓以及所述第二自解除螺栓均为爆炸螺栓。