[发明专利]一种中空环状的可收展火星旋翼飞行器

说明书

本发明公开了一种中空环状的可收展火星旋翼飞行器，可收展火星旋翼飞行器安装在火箭发射筒架上，火箭发射筒架安装在火星着陆器上方的中央位置，返回火箭安装在火箭发射筒架内部，包括：火星旋翼飞行器本体、旋翼折展机构和着陆腿折展机构，旋翼折展机构和着陆腿折展机构安装在火箭发射筒架侧边，实现火星旋翼飞行器本体的夹紧与锁定。本发明可以有效实现火星旋翼飞行器本体的高折展比收纳，并可以实现火星旋翼飞行器与返回火箭工作空间的独立性，提高采样返回任务的可靠性。

技术领域

本发明涉及火星旋翼飞行器技术领域，尤其涉及一种中空环状的可收展火星旋翼飞行器。

背景技术

探测火星有利于人类加深对太阳系行星演变规律的了解。采集火星地表样本并返回地球对于人类开展火星地质结构与生命化学研究具有重要意义。现有的火星漫游车技术具有巡视范围有限、移动速度较慢等缺点，而旋翼飞行器可利用火星低空大气实现大范围飞行探测，进而拓展火星探测系统的探测能力。美国于2021年在火星表面试飞了一种火星直升机，其携带有效载荷的能力非常有限。而火星采样返回需要火星旋翼飞行器具备较高的带载能力，以携带样品并送入返回器，因此需使用多轴旋翼构型。深空探测要求火星旋翼飞行器具备较小的尺寸包络，为解决小尺度旋翼飞行器的带载能力与大尺度旋翼飞行器的尺寸包络之间的矛盾，需要设计一种机构将飞行器收纳在火星着陆器上，并且可以在飞行前将飞行器解锁、展开。火星与地球存在较大通讯时延，需要折展机构实现自主展开。此外，为配合采样返回任务的顺利进行，火星飞行器需要具备特殊的结构以避免干涉返回火箭的发射。

发明内容

本发明的目的是提供一种可折叠在着陆器上且可解锁并展开的火星旋翼飞行器，以实现火星飞行器巡视探测，并配合返回火箭将采集的样品送回地球。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种中空环状的可收展火星旋翼飞行器，可收展火星旋翼飞行器安装在火箭发射筒架上，火箭发射筒架安装在火星着陆器上方的中央位置，返回火箭安装在火箭发射筒架内部，包括：火星旋翼飞行器本体、旋翼折展机构和着陆腿折展机构，旋翼折展机构和着陆腿折展机构安装在火箭发射筒架侧边，实现火星旋翼飞行器本体的夹紧与锁定。

进一步的，所述火星旋翼飞行器本体包括旋翼桨叶、桨叶折叠铰链、旋翼臂、中空环状机身、上旋翼推进电机和下旋翼推进电机，所述中空环状机身顶部均布有旋翼臂，所述旋翼臂上安装有下旋翼推进电机，所述下旋翼推进电机顶部安装有上旋翼推进电机，所述上旋翼推进电机和所述下旋翼推进电机的转子均通过桨叶折叠铰链连接有旋翼桨叶。

进一步的，所述火星旋翼飞行器本体还包括着陆腿折叠铰链和着陆腿，所述中空环状机身底部均布有着陆腿，所述着陆腿通过所述着陆腿折叠铰链与所述中空环状机身相连。

进一步的，每个所述旋翼臂位置处均对应设置有旋翼折展机构，用于对旋翼臂进行夹紧与锁定，并用于对旋翼桨叶进行夹紧与锁定。

进一步的，旋翼折展机构包括右主夹架、左主夹架、旋翼解锁爆炸螺栓、旋翼解锁铰链、旋翼折展支座、旋翼解锁弹簧和桨叶折展模块；所述旋翼折展支座连接在所述火箭发射筒架的侧边壁面上，通过所述旋翼解锁铰链分别与所述右主夹架和所述左主夹架连接；所述右主夹架和所述左主夹架的中部通过所述旋翼解锁爆炸螺栓连接；所述右主夹架和所述左主夹架的下部通过受预拉力的旋翼解锁弹簧连接；所述右主夹架和所述左主夹架的上部连接有两层桨叶折展模块，用于对旋翼桨叶进行夹紧与锁定；所述右主夹架和所述左主夹架的中部分别连接有对称设置的半圆形结构，用于对旋翼臂进行夹紧与锁定。

进一步的，每层桨叶折展模块设置有对称的两个，其一与所述右主夹架相连，另一与所述左主夹架相连。