[发明专利]一种基于火箭动力的洲际快速抵达运输系统

说明书

本发明实施例提供了一种基于火箭动力的洲际快速抵达运输系统，其特征在于，所述洲际快速抵达运输系统采用两级带翼升力式构型，分别包括助推级飞行器和载荷级飞行器，其中，所述助推级飞行器和载荷级飞行器均采用液体火箭发动机提供动力，所述洲际快速抵达运输系统采用在机场跑道水平起飞和降落的模式；所述助推级飞行器用于将载荷级飞行器以一定的速度送入预定高度；所述载荷级飞行器装载有效载荷进行洲际飞行任务；所述助推级飞行器和载荷级飞行器独立执行任务。

技术领域

本发明涉及航天运输系统的运载器，尤其涉及一种基于火箭动力的快速抵达运输系统及其运作方法。

背景技术

随着科技日趋进步和世界航天运输系统的迅猛发展，将火箭动力的航天运载器概念引入地球表面洲际运输系统设计中，有望带来革命性的变化。目前地球表面的快速抵达运输主要依靠高铁和飞机，高铁时速约350公里，民航飞机时速1000公里，要实现10000公里以上的洲际运输，飞机最快需要十几个小时。而基于火箭动力的航天运输系统，发射入轨速度甚至可以达到7.9km/s，即时速超过2.8万公里。基于火箭动力的航天运输系统一般在宇宙空间环境中地球对空间轨道运输时使用，将其引入到地球表面洲际运输中，可以实现运输速度的大幅提升。

目前为止，地球表面洲际快速抵达运输主要依靠飞机，航天运输系统还未应用到地球表面运输中去，主要存在问题归纳为：

1、飞机进行洲际快速抵达运输需要时间较长，10000公里航程需要10小时以上，且只能在大气层中飞行，飞行高度一般在10km以下；

2、基于火箭动力航天运输系统主要用于地球对空间轨道或者地外天体的运输，飞行环境较为严酷，一般采用垂直发射模式，运载器一般采用单程飞行模式，缺少进行地球表面洲际运输的现有产品。

因此，寻求一种高速度(飞行速度是民航飞机10倍以上)、全空域(覆盖整个亚轨道高度，飞行高度在阻力更小的稀薄大气中)、航班化(能使用机场跑道进行频繁水平起降)、经济可承受(满足经济可承受的特定客户群需求)的地球表面洲际快速抵达运输系统已迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于火箭动力的洲际快速抵达运输系统，其特征在于，所述洲际快速抵达运输系统采用两级带翼升力式构型，分别包括助推级飞行器和载荷级飞行器，其中，所述助推级飞行器和载荷级飞行器均采用液体火箭发动机提供动力，所述洲际快速抵达运输系统采用在机场跑道水平起飞和降落的模式；所述助推级飞行器用于将载荷级飞行器以一定的速度送入预定高度；所述载荷级飞行器装载有效载荷进行洲际飞行任务；所述助推级飞行器和载荷级飞行器独立执行任务。

优选地，所述助推级飞行器采用翼尖舵布局设计，背驮载荷级飞行器。

优选地，所述助推级飞行器的升阻比为3-3.5。

优选地，所述载荷级飞行器采用大升阻比升力式外形，升阻比为3.5-4。

优选地，所述助推级飞行器的飞行高度不超过100km，最大速度不超过10Ma。

优选地，所述载荷级飞行器的飞行高度不超过200km，最大速度20Ma左右。

优选地，所述载荷级飞行器设置有高性能热防护系统。

本发明还提供了一种基于火箭动力的洲际快速抵达运输系统的运输方法，其特征在于，基于火箭动力的洲际快速抵达运输系统依靠火箭动力发动机在机场水平起飞，经过动力爬升到达预定高度，进入有动力高超声速巡航飞行，达到预定速度后关机，进行无动力亚轨道飞行；

飞行过程中利用自身携带的反作用控制RCS系统调整飞行姿态，特定状态下结合翼舵气动控制手段进行复合控制；

到达预定高度和速度要求时，助推级飞行器与载荷级飞行器分离，载荷级飞行器发动机点火，继续飞向目的地；