本發(fā)明公開了一種利用游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)垂直回收方法，該垂直回收方法包括：提供運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)，運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)采用組合發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力；在運(yùn)載火箭上升階段，由主發(fā)動(dòng)機(jī)提供主要飛行動(dòng)力，并由游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供姿態(tài)控制動(dòng)力；在運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)分離后，主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)且在飛行至最高點(diǎn)后再入下降，游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供減速動(dòng)力；在運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)入稠密大氣區(qū)時(shí)，述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)；當(dāng)運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)下降至低空時(shí)，游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)提供著陸減速動(dòng)力。上述垂直回收方法能夠?qū)\(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)行垂直回收，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)的重復(fù)使用，從而提高利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于運(yùn)載器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)垂直回收方法。

背景技術(shù)

運(yùn)載火箭的重復(fù)使用是實(shí)現(xiàn)低成本進(jìn)入空間的有效方式，通過子級(jí)可控回收、檢測(cè)維護(hù)、重復(fù)利用降低發(fā)射成本，大幅提升運(yùn)載火箭的經(jīng)濟(jì)性，成為運(yùn)載火箭技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)方向。因此,運(yùn)載火箭的重復(fù)使用是新研運(yùn)載火箭用于開展常態(tài)航天發(fā)射的首要選擇。

國(guó)際主流運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)垂直回收技術(shù)均采用多臺(tái)相同發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)方案，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)位于箭體中央，其它發(fā)動(dòng)機(jī)圍繞中心對(duì)稱布局，F(xiàn)alcon 9通用芯級(jí)配置9臺(tái)Meilin 1D液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，New Glenn一子級(jí)計(jì)劃配置7臺(tái)BE-4液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，其它航天組織或公司在研或者規(guī)劃的垂直起降運(yùn)載火箭也采用相近方案，區(qū)別僅限于發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)的數(shù)量和布局，為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)級(jí)垂直返回，發(fā)動(dòng)機(jī)需具備多次起動(dòng)和深度變推能力，在高空返回階段，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)通過多次起動(dòng)、大幅降推力在高空再入段和低空著陸段提供減速動(dòng)力。對(duì)于結(jié)構(gòu)重量為 10～100噸的一次性運(yùn)載火箭而言，通常配置少數(shù)幾臺(tái)大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，可提供數(shù)百噸級(jí)起飛推力，若滿足垂直回收減速需求，發(fā)動(dòng)機(jī)推力需降低至火箭基礎(chǔ)級(jí)結(jié)構(gòu)重量相當(dāng)水平，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的深度節(jié)流能力要求極高。在當(dāng)前技術(shù)條件下，對(duì)大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行深度節(jié)流和多次起動(dòng)改造存在設(shè)計(jì)復(fù)雜、難度極大、可靠性無法保證的弊端，在此約束條件下，一次性運(yùn)載火箭大推力發(fā)動(dòng)機(jī)難以通過適應(yīng)性改造滿足重復(fù)使用運(yùn)載火箭中動(dòng)力的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種利用游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)垂直回收方法，能夠?qū)\(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)行垂直回收，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)的重復(fù)使用，從而提高利用效率。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)垂直回收方法，包括以下步驟：

提供運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)，所述運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)采用由主發(fā)動(dòng)機(jī)和游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成的組合發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力；

在運(yùn)載火箭上升階段，由所述主發(fā)動(dòng)機(jī)提供主要飛行動(dòng)力，并由所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供姿態(tài)控制動(dòng)力；

在運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)分離后，所述主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)且在飛行至最高點(diǎn)后再入下降，所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供減速動(dòng)力；

在運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)入稠密大氣區(qū)時(shí)，所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，運(yùn)載火箭依靠大氣阻力提供減速動(dòng)力；

當(dāng)運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)下降至低空時(shí)，所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)提供著陸減速動(dòng)力，并通過控制所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作數(shù)量、推進(jìn)劑流量以及擺動(dòng)，滿足運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)在著陸過程中減速動(dòng)力和姿態(tài)平穩(wěn)控制的需求。

優(yōu)選地，在所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)提供著陸減速動(dòng)力的步驟中，所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的減速動(dòng)力為mg～3mg，其中，m為運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級(jí)的質(zhì)量，g為重力系數(shù)。

優(yōu)選地，所述組合發(fā)動(dòng)機(jī)包括一個(gè)所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和均勻分布于所述主發(fā)動(dòng)機(jī)周向的四個(gè)所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

優(yōu)選地，所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置有雙向擺動(dòng)噴管，所述雙向擺動(dòng)噴管的擺角小于等于60°。

優(yōu)選地，所述主發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)方式為燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)或分級(jí)燃燒循環(huán)；

所述游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)方式為燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)或分級(jí)燃燒循環(huán)。