一種立式可自由度動(dòng)作的航天飛機(jī)燈具及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燈具領(lǐng)域，尤其涉及一種立式可自由度動(dòng)作的航天飛機(jī)燈具及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]航天飛機(jī)，是一種新型的多功能航天器，是承運(yùn)衛(wèi)星等航天器材到達(dá)太空的重要工具。航天飛機(jī)集火箭，衛(wèi)星和飛機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)于一身，它能像火箭那樣垂直發(fā)射進(jìn)入空間軌道，又能像衛(wèi)星那樣在太空軌道飛行，還能像飛機(jī)那樣再入大氣層滑翔著陸，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航天飛機(jī)已成為發(fā)射火箭衛(wèi)星上天的重要載體。作為一種可重復(fù)使用的天地往返運(yùn)輸器，航天飛機(jī)是現(xiàn)代火箭、飛機(jī)、飛船三者結(jié)合的產(chǎn)物。它能像火箭一樣垂直起飛，像飛船一樣繞地球飛行，像飛機(jī)一樣水平著陸。
[0003]目前世界上航天飛機(jī)已經(jīng)研制成功并投入運(yùn)行的國(guó)家只有美國(guó)和前蘇聯(lián)，前蘇聯(lián)的航天飛機(jī)與美國(guó)的航天機(jī)基本上相似。美國(guó)航天器自1981年首次發(fā)射成功至今已成功完成了 100多次空間飛行任務(wù)。
[0004]航天飛機(jī)是人類有史以來(lái)建造的最復(fù)雜的機(jī)器，強(qiáng)大的運(yùn)載能力使其成為獨(dú)一無(wú)二的航天器。正是在航天飛機(jī)強(qiáng)大運(yùn)載能力支持下，人類才有可能一步步修建國(guó)際空間站一一這個(gè)世界上最大的太空軌道實(shí)驗(yàn)室，為人類未來(lái)登陸月球、奔向火星乃至更廣闊的宇宙空間鋪平了道路。
[0005]航天飛機(jī)是世界上唯一的可重復(fù)使用的航天運(yùn)載器。70-80年代，美國(guó)、蘇聯(lián)、法國(guó)和日本等國(guó)相繼開(kāi)始研制航天飛機(jī)，但由于技術(shù)和資金等原因，到目前只有美國(guó)研制的航天飛機(jī)投入使用。航天飛機(jī)用途廣泛，可進(jìn)行空間交會(huì)、對(duì)接、?？?、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、發(fā)射回收或檢修衛(wèi)星。它曾在空間捕獲一顆未能進(jìn)入同步軌道的國(guó)際通信衛(wèi)星6號(hào)，進(jìn)行修理后，又把它送入同步軌道。它還發(fā)射過(guò)并三次整修哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。航天飛機(jī)通?？沙?人，飛行時(shí)間一般在2周以下，最長(zhǎng)可達(dá)28天。
[0006]目前航天飛機(jī)的主要任務(wù)是向國(guó)際空間站運(yùn)送宇航員和各種建設(shè)用部件和補(bǔ)養(yǎng)。美國(guó)原設(shè)想使用可多次重復(fù)使用的航天飛機(jī)可以節(jié)約花費(fèi)。但結(jié)果全然不同，每架航天飛機(jī)的研制費(fèi)非常高，最新的奮進(jìn)號(hào)研制費(fèi)達(dá)20億美元，而且每次發(fā)射費(fèi)用I億多美元。因此至今只做了 6架航天飛機(jī)，其中一架企業(yè)號(hào)為樣機(jī)，另外有五架工作機(jī)，分別是哥倫比亞號(hào)、挑戰(zhàn)者號(hào)、發(fā)現(xiàn)號(hào)、阿特蘭蒂斯號(hào)和奮進(jìn)號(hào)。航天飛機(jī)的可靠性還是非常高，自1986年I月挑戰(zhàn)者號(hào)發(fā)射失敗后一直到2002年4月為止已成功飛行過(guò)110次。2005年7月26日任務(wù)STS-114—一哥倫比亞號(hào)解體意外后首次航天飛機(jī)返回太空任務(wù)。
[0007]1969年4月，美國(guó)宇航局提出建造一種可重復(fù)使用的航天運(yùn)載工具的計(jì)劃。1972年I月，美國(guó)正式把研制航天飛機(jī)空間運(yùn)輸系統(tǒng)列入計(jì)劃，確定了航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)方案，即由可回收重復(fù)使用的固體火箭助推器，不回收的兩個(gè)外掛燃料貯箱和可多次使用的軌道器三個(gè)部分組成。經(jīng)過(guò)5年時(shí)間，1977年2月研制出一架企業(yè)號(hào)航天飛機(jī)軌道器，由波音747飛機(jī)馱著進(jìn)行了機(jī)載試驗(yàn)。1977年6月18日，首次載人用飛機(jī)背上天空試飛，參加試飛的是宇航員海斯(C.F.Haise)和富勒頓(G.Fullerton)兩人。8月12日，載人在飛機(jī)上飛行試驗(yàn)圓滿完成。又經(jīng)過(guò)4年，第一架載人航天飛機(jī)終于出現(xiàn)在太空舞臺(tái)，這是航天技術(shù)發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑。
[0008]雖然世界上也有許多國(guó)家都陸續(xù)進(jìn)行過(guò)航天飛機(jī)的開(kāi)發(fā)，但只有美國(guó)與前蘇聯(lián)實(shí)際成功發(fā)射并回收過(guò)這種交通工具。但由于蘇聯(lián)瓦解，相關(guān)的設(shè)備由哈薩克接收后，受限于沒(méi)有足夠經(jīng)費(fèi)維持運(yùn)作使得整個(gè)太空計(jì)劃停擺，因此全世界僅有美國(guó)的航天飛機(jī)機(jī)隊(duì)可以實(shí)際使用并執(zhí)行任務(wù)。
[0009]另外，太空游客也是航天員。乘坐飛船或者航天飛機(jī)上天的人都是航天員，也就是說(shuō)這些人在上天前都已經(jīng)具備了航天員的要求。在飛天之前，這些普通人都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的身體檢查和長(zhǎng)時(shí)間的正規(guī)的航天員培訓(xùn)，經(jīng)考核合格的.只是“太空游客”所承擔(dān)的太空飛行任務(wù)不同，他是作為航天載荷任務(wù)專家參與飛行的，他與駕駛員、工程師的任務(wù)不同，所以對(duì)身體的要求相對(duì)低一些。航天飛機(jī)升空時(shí)的重量比火箭大許多，所以加速度較小，一般是3G(火箭是4_4.5G)。
[0010]航天飛機(jī)由軌道飛行器、固體火箭助推器和外掛貯箱3大部分組成，航天飛機(jī)起飛的動(dòng)力源自兩臺(tái)巨大的集束式助推器和3臺(tái)液體推進(jìn)劑。在這些起飛動(dòng)力裝置中，中心部分是一個(gè)外形像一架三角翼滑翔機(jī)的軌道飛行器，它垂直發(fā)射，是航天飛機(jī)飛行時(shí)必不可少的配件，它在進(jìn)入地球大氣層后像普通飛機(jī)那樣下滑著陸。
[0011]航天飛機(jī)在起飛時(shí)，利用外掛貯箱內(nèi)的液氫推進(jìn)劑作為主發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，貯箱隨著推進(jìn)劑的使用完畢而投棄，另外，航天飛機(jī)還依據(jù)軌道飛行器順利飛行；一般情況下，航天飛機(jī)的軌道飛行器可使用次數(shù)在100次以上，它有一個(gè)巨大的貨倉(cāng)，可以作為衛(wèi)星及其他材料的存儲(chǔ)點(diǎn)；大規(guī)模的太空作業(yè)時(shí)，還可將外掛貯箱帶入軌道，作為航天站的核心部分。
[0012]飛行高度在1000公里以下是航天飛機(jī)近地軌道的飛行高度，向國(guó)際空間站運(yùn)送宇航員和各種建設(shè)用部件和補(bǔ)養(yǎng)是目前航天飛機(jī)的主要任務(wù)，因?yàn)楹教祜w機(jī)的運(yùn)載能力比較大，所以航天飛機(jī)往往采用多級(jí)組合形式，在需要高軌道運(yùn)行有效載荷的時(shí)候，還可以由航天飛機(jī)將其送上近地軌道后再?gòu)倪@個(gè)軌道發(fā)射，使其進(jìn)入高軌道，以完成最終任務(wù)。
[0013]航天飛機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)包括三大模塊:外部燃料箱，外表為鐵銹顏色，主要由前部液氧箱、后部液氫箱以及連接前后兩箱的箱間段組成。外部燃料箱負(fù)責(zé)為航天飛機(jī)的3臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。外部燃料箱是航天飛機(jī)三大模塊中唯一不能重復(fù)使用的部分，發(fā)射后約8.5分鐘，燃料耗盡，外部燃料箱便被墜入到大洋中。一對(duì)固體火箭助推器，這對(duì)火箭助推器中裝有助推燃料，平行安裝在外部燃料箱的兩側(cè)，為航天飛機(jī)垂直起飛和飛出大氣層進(jìn)入軌道，提供額外推力。在發(fā)射后的頭兩分鐘內(nèi)，與航天飛機(jī)的主發(fā)動(dòng)機(jī)一同工作，到達(dá)一定高度后，與航天飛機(jī)分離，前錐段里降落傘系統(tǒng)啟動(dòng)，使其降落在大西洋上，可回收重復(fù)使用。軌道器，即航天飛機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。軌道器是整個(gè)系統(tǒng)中惟一可以載人的、真正在地球軌道上飛行的部件，它很像一架大型的三角翼飛機(jī)。它的全長(zhǎng)37.24m，起落架放下時(shí)高17.27m ;三角形后掠機(jī)翼的最大翼展23.97m ;不帶有效載荷時(shí)質(zhì)量68t，飛行結(jié)束后，攜帶有效載荷著陸的軌道器質(zhì)量可達(dá)87t。它所經(jīng)歷的飛行過(guò)程及其環(huán)境比現(xiàn)代飛機(jī)要惡劣得多，它既要有適于在大氣層中作高超音速、超音速、亞音速和水平著陸的氣動(dòng)外形，又要有承受再人大氣層時(shí)高溫氣動(dòng)加熱的防熱系統(tǒng)。因此，它是整個(gè)航天飛機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)最困難，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，遇到的問(wèn)題最多的部分。
[0014]綜上所述的航天飛機(jī)激發(fā)了全球熱愛(ài)航天事業(yè)的人士對(duì)飛行器的研宄與探索熱情，更激發(fā)了國(guó)內(nèi)模型設(shè)計(jì)人員靈感，各種與航天飛機(jī)有關(guān)的各種模型、玩具、畫(huà)冊(cè)、航天飛機(jī)造型禮品應(yīng)運(yùn)而生，但將航天飛機(jī)制成立式可自由度動(dòng)作的航天飛機(jī)燈具目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還是空白，因此開(kāi)發(fā)一種立式可自由度動(dòng)作的航天飛機(jī)燈具應(yīng)用于兒童燈具市場(chǎng)、空軍禮品市場(chǎng)，既有很大經(jīng)濟(jì)回報(bào)又能弘揚(yáng)航天精神、激發(fā)青少年