本發(fā)明涉及航空航天技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自穩(wěn)定探測器月面起飛發(fā)射裝置。

背景技術(shù)：

探月工程和深空探測中，我國確立了“繞、落、回”三個階段，其中探測器落到月球表面后自主返回時，需要特別關(guān)注月面起飛這個環(huán)節(jié)。探測器從月球表面起飛過程可劃分為垂直起飛段、姿態(tài)調(diào)整段及射入段，起飛段通常以著陸級作為起飛平臺，通過起飛裝置實現(xiàn)發(fā)動機點火后穩(wěn)定起飛。起飛裝置設(shè)計是探測器結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要方面，其關(guān)鍵點主要包括：1)平時上升級與著陸級可靠連接，起飛發(fā)射時可靠解鎖分離；2)上升級發(fā)動機點火起飛時，著陸級穩(wěn)定支撐在月球表面，提供起飛平臺；3)對上升級發(fā)動機火焰和燃?xì)膺M(jìn)行導(dǎo)流，避免火焰回卷和燒蝕。

目前，較為典型的月面起飛裝置主要通過支架連接上升級和著陸級，通過火工或機械方式實現(xiàn)兩者解鎖釋放，使用導(dǎo)流板側(cè)向排導(dǎo)發(fā)動機燃?xì)?。這種方式適用面廣、可靠性高，但主要存在以下缺陷和不足：1)在下降著陸過程中，反濺月塵容易污染上升級發(fā)動機；2)上升級點火起飛時，火焰直接噴射到起飛平臺上的導(dǎo)流板，沖擊產(chǎn)生的振動影響發(fā)射平臺穩(wěn)定性，此外，部分高溫燃?xì)饣鼐?，對上升級造成燒蝕；3)傳統(tǒng)火工或機械分離裝置釋放時的沖擊作用給上升級帶來初始擾動，且影響起飛平臺的穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種自穩(wěn)定探測器月面起飛發(fā)射裝置，能夠保證著陸過程中著陸級與上面級可靠連接，起飛時上面級可靠解鎖釋放，起飛平臺穩(wěn)定支撐在月球表面。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種自穩(wěn)定探測器月面起飛發(fā)射裝置，包括：發(fā)射筒5、鎂帶鎖緊機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)；外圍設(shè)備為月球探測器的著陸級與上升級；著陸級包括著陸器9、支撐架6、支撐腿7和支撐腳8。上升級包括上升器1、發(fā)動機噴管14、燃料罐2。所述發(fā)射筒5位于著陸級和噴管14之間，所述鎂帶鎖緊機構(gòu)用于在發(fā)射前鎖緊發(fā)射筒5和噴管14之間的軸向和周向位移，發(fā)射時利用發(fā)動機噴出的燃?xì)馍淞髯饔糜阪V帶15使鎖緊機構(gòu)解鎖。所述導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)置在發(fā)射筒5與發(fā)動機噴管14之間，為發(fā)動機噴管14與發(fā)射筒5之間的相對運動進(jìn)行導(dǎo)向。

優(yōu)選的，所述鎂帶鎖緊機構(gòu)由閉鎖勾4、閉鎖環(huán)3、扭簧11和鎂帶12組成，閉鎖環(huán)3是安裝在上升級發(fā)動機噴管出口外沿上的凹環(huán)。閉鎖勾4布置于所述發(fā)射筒內(nèi)壁，下端通過銷釘連接在發(fā)射筒內(nèi)壁，上端與上升級的噴管尾部的閉鎖環(huán)3配合。扭簧11經(jīng)過預(yù)壓緊后通過銷釘連接在閉鎖勾4下端和發(fā)射筒內(nèi)壁之間為閉鎖勾4提供反向扭矩；鎂帶12位于發(fā)射筒內(nèi)部，兩端固連在兩個閉鎖勾4中部，鎂帶12主體位于上升級發(fā)動機噴管正下方。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)向機構(gòu)由導(dǎo)向槽10和導(dǎo)向鈕13組成。導(dǎo)向鈕13是安裝在上升級發(fā)動機噴管14外沿上的凸出物，導(dǎo)向槽10是沿發(fā)射筒內(nèi)壁母線安裝的凹型槽，其長度由發(fā)射筒長度決定，導(dǎo)向鈕13與導(dǎo)向槽10為滑動配合。

優(yōu)選的，閉鎖勾4是鋼質(zhì)倒“L”型金屬鉤，與閉鎖環(huán)3的接觸面形成斜面配合。

有益效果：

1、發(fā)射穩(wěn)定：點火之后，燃?xì)獬錆M發(fā)射筒內(nèi)部空間，高壓載荷作用于穩(wěn)定筒底部并傳導(dǎo)至支撐架和著陸級，使著陸級支撐腿壓緊在月球表面，保證穩(wěn)定發(fā)射；

2、出筒穩(wěn)定：上升級在定向槽和導(dǎo)向鈕的約束下，從發(fā)射筒內(nèi)定向運動出筒，保證了起飛姿態(tài)的穩(wěn)定；

3、低沖擊釋放：鎂合金帶強度較高，但熔點較低，在發(fā)動機點火后被迅速燒斷，實現(xiàn)上升級低沖擊自動解鎖釋放；

4、低擾動出筒：由于發(fā)射筒的存在，無需外部導(dǎo)流，減少了發(fā)動機射流直接沖擊到著陸級造成的振動和初始擾動，實現(xiàn)低擾動出筒；

5、可靠防護(hù)：探測器落月過程中，密封發(fā)射筒可以阻擋發(fā)動機燃?xì)饧て鸬脑聣m；探測器起飛過程中，發(fā)動機噴焰主要封閉在發(fā)射筒內(nèi)，減少了火焰回卷和燒蝕問題，有效保護(hù)上升器安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體布局示意圖。

圖2(a)為本發(fā)明結(jié)構(gòu)組成示意圖的主視圖；

圖2(b)為本發(fā)明結(jié)構(gòu)組成示意圖的俯視圖。

其中，1-上升器；2-燃料罐；3-閉鎖環(huán)；4-閉鎖勾；5-發(fā)射筒；6-支撐架；7-支撐腿；8-支撐腳；9-著陸器；10-導(dǎo)向槽；11-扭簧；12-鎂帶；13-導(dǎo)向鈕；14-噴管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種自穩(wěn)定探測器月面起飛發(fā)射裝置。該裝置包括發(fā)射筒5、鎂帶鎖緊機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)。其中，鎂帶鎖緊機構(gòu)包含閉鎖勾4、扭簧11、鎂帶12和閉鎖環(huán)3，無人探測器地面安裝調(diào)試環(huán)節(jié)需要將扭簧預(yù)壓緊并安裝在銷釘上，為閉鎖勾提供扭矩，鎂合金帶長度必須與兩閉鎖勾間距相適應(yīng)，誤差控制在5mm以內(nèi)，保證可靠閉鎖。導(dǎo)向機構(gòu)包括導(dǎo)向槽10和導(dǎo)向鈕13。

在閉鎖階段，由上升器1、發(fā)動機噴管14和燃料罐2組成的上升級與著陸器9、支撐架6、支撐腿7和支撐腳8組成的著陸級之間由鎂帶鎖緊機構(gòu)閉鎖，約束軸向和周向運動。

在解鎖階段，探測器上升級起飛點火時，發(fā)動機噴出的燃?xì)馍淞髯饔糜阪V帶12，在燒蝕和拉力共同作用下鎂帶斷裂，兩閉鎖勾4之間的連接解除，閉鎖勾4在扭簧11扭矩作用下向外側(cè)張開，閉鎖勾4上端與發(fā)動機閉鎖環(huán)3之間的縱向約束解除，發(fā)動機噴管14在導(dǎo)向鈕13作用下沿導(dǎo)向槽向上運動，上升級垂直起飛。月球表面無人起飛時，只要上升級發(fā)動機可靠點火，即可保證鎂帶鎖緊機構(gòu)自動解鎖，無需額外操作。

在出筒階段，上升級加速運動至離開發(fā)射筒時，導(dǎo)向槽10約束解除，上升級依靠發(fā)動機提供的動力穩(wěn)定飛離著陸級，發(fā)射筒5、鎂帶鎖緊機構(gòu)、導(dǎo)向槽10保留在著陸級上，不隨上升級運動。

在發(fā)射離筒后，上升級依靠發(fā)動機提供動力垂直起飛，支撐架、發(fā)射筒和鎂帶鎖緊機構(gòu)保留在著陸級上，不隨上升級運動，不會對上升級產(chǎn)生過大的初始擾動。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。