多器組合火星探測器構型及其形成方法
2023-05-04 09:04:06 4
專利名稱：多器組合火星探測器構型及其形成方法
技術領域：
本發明涉及一種多器組合探測器構型，尤其可以應用到火星探測任務中，也可以應用於具有類似任務要求的金星、小行星等其他深空探測任務的飛行器，具體地，涉及一種多器組合火星探測器 構型及其形成方法。
背景技術：
火星是航天深空探測領域的重要探測對象，主要的探測形式有飛越、環繞、著陸等多種方式。針對我國火星探測任務，以多器組合方式設計火星探測飛行器構型，需攜帶小型進入器、大尺寸高解析度相機、大口徑高增益天線、大容量貯箱、太陽翼等部件，兼顧環繞和著陸兩種探測方式，適應火星、金星等探測任務需要。
發明內容
本發明提出一種適用於我國火星探測的多器組合探測器構型。根據本發明的一個方面，提供一種多器組合火星探測器構型，包括小型進入器、環繞器本體、大尺寸高解析度相機、太陽翼、大容量貯箱、高壓氣瓶、主發動機、大口徑高增益天線、小容量貯箱、桁架適配器、推進器本體，其中小型進入器通過爆炸螺栓連接於環繞器本體頂板；大尺寸高解析度相機通過螺栓安裝於環繞器本體側板；大口徑高增益天線通過螺栓連接並壓緊於環繞器本體側板上，用於發射後擇機展開；太陽翼通過螺栓連接並壓緊於環繞器本體側板，用於發射後擇機展開；小容量貯箱通過雙法蘭固定於環繞器本體底板上；大容量貯箱通過單法蘭安裝於推進器本體的中間貯箱安裝板上； 高壓氣瓶通過箍帶安裝於推進器本體外部蒙皮上；主發動機通過支架對稱安裝於推進器本體底部；桁架適配器設置在環繞器本體與推進器本體之間。優選地，其具體為一種主要由下端為碟形的推進器、中間為六面體的環繞器和上端為圓錐形的小型進入器組成的構型，與運載火箭採用包帶連接，器間採用爆炸螺栓連接。優選地，探測器本體包絡尺寸為￠3. 6m，高度為3. 2m ;推進器、環繞器和進入器的本體尺寸分別為 ￠2. 3mXl. 3m、I. 4mXl. 4mXl. 5m、￠0. 76mX0. 38m。優選地，推進器攜帶大容量貯箱(5)，環繞器攜帶小容量貯箱(9)，分離後具備二次軌道機動的能力。根據本發明的另一個方面，還提供一種多器組合火星探測器構型的形成方法，包括如下步驟步驟一將大容量貯箱、高壓氣瓶、主發動機、推進器本體組裝成推進器；步驟二 將環繞器本體、大尺寸高解析度相機、太陽翼、大口徑高增益天線、小容量貯箱和桁架適配器組裝成環繞器；步驟三在步驟一、步驟二的基礎上，將環繞器組裝於推進器上；步驟四在步驟三的基礎上，將進入器組裝於環繞器與推進器組合體上，形成所述多器組合火星探測器構型。更為具體地，在本發明的一個優選的實施方式中，根據本發明提供的構型由下端為碟形的推進器、中間為六面體的環繞器和上端為圓錐形的小型進入器組成，與運載火箭採用包帶連接，器間採用爆炸螺栓連接。探測器本體包絡尺寸為0 3. 6m,高度為3. 2m ;推進器、環繞器和進入器的本體尺寸分別為 ￠2. 3mXl. 3m、I. 4mXl. 4mXl. 5m、￠0. 76mX0. 38m ；推進器圍繞大容量貯箱、高壓氣瓶、主發動機等主要部件設計，由環繞器控制，完成調姿、變軌、制動等推進功能，將攜帶的環繞器和進入器送入火星預定軌道，之後擇機分離。從下到上受與運載接口、貯箱數量與尺寸、與環繞器接口約束，最終設計成碟形。環繞器為保證質心在縱軸上，大尺寸高解析度相機和大口徑高增益天線分別安裝於對稱的側板；太陽翼採用雙翼，分別安裝在側板，為減小光壓力矩，兩翼面積相等。其攜帶小容量貯箱，與推進器分離後具有二次軌道機動的能力。進入器為保證足夠的安裝空間，並確保質心同軸，安裝於環繞器的頂板，進入火星預定軌道後擇機分離，分離前由環繞器控制，分離後自行控制。本發明採用以上方法，設計一種火星探測器構型，完全滿足小型進入器、大尺寸高解析度相機、大口徑高增益天線、大容量貯箱、小容量貯箱、太陽翼等部件的安裝和使用要求，由多器組合而成，具有機動能力更強、並行研製、組合安裝、研製周期短、通用性、擴展性好等技術特點。
圖I是發射狀態構型。圖2是飛行狀態構型。
具體實施例方式如圖I所示，所述多器組合火星探測器構型包括小型進入器I、環繞器本體2、大尺寸高解析度相機3、太陽翼4、大容量貯箱5、高壓氣瓶6、主發動機7、大口徑高增益天線8、小容量貯箱9、桁架適配器10、推進器本體11。小型進入器I通過爆炸螺栓連接於環繞器本體2頂板。大尺寸高解析度相機3通過螺栓安裝於環繞器本體2側板。大口徑高增益天線8通過螺栓連接並壓緊於環繞器本體2側板上，發射後擇機展開。太陽翼4通過螺栓連接並壓緊於環繞器本體2側板，用於發射後擇機展開。小容量貯箱9通過雙法蘭固定於環繞器本體2底板上。大容量貯箱5通過單法蘭安裝於推進器本體11的中間貯箱安裝板上。高壓氣瓶6通過箍帶安裝於推進器本體11外部蒙皮上。主發動機7通過支架對稱安裝於推進器本體11底部。、
桁架適配器10設置在環繞器本體2與推進器本體11之間。該構型的形成過程如下；步驟一，將大容量貯箱5、高壓氣瓶6、主發動機7、推進器本體11組裝成推進器；步驟二，將環繞器本體2、大尺寸高解析度相機3、太陽翼4、大口徑高增益天線8、小容量貯箱9和桁架適配器10組裝成環繞器；步驟三，在步驟一、步驟二的基礎上，將環繞器組裝於推進器上；步驟四，在步驟三的基礎上，將小型進入器I組裝於環繞器與推進器組合體上，形 成所述多器組合火星探測器構型。
權利要求
1.一種多器組合火星探測器構型，其特徵在於，包括小型進入器(I)、環繞器本體(2)、大尺寸高解析度相機(3)、太陽翼(4)、大容量貯箱(5)、高壓氣瓶(6)、主發動機(7)、大口徑高增益天線(8 )、小容量貯箱(9 )、桁架適配器(IO )、推進器本體(11)，其中 小型進入器(I)通過爆炸螺栓連接於環繞器本體(2)頂板； 大尺寸高解析度相機(3)通過螺栓安裝於環繞器本體(2)側板； 大口徑高增益天線(8)通過螺栓連接並壓緊於環繞器本體(2)側板上，用於發射後擇機展開； 太陽翼(4)通過螺栓連接並壓緊於環繞器本體(2)側板，用於發射後擇機展開； 小容量貯箱(9)通過雙法蘭固定於環繞器本體(2)底板上； 大容量貯箱(5)通過單法蘭安裝於推進器本體(11)的中間貯箱安裝板上； 高壓氣瓶(6)通過箍帶安裝於推進器本體(11)外部蒙皮上； 主發動機(7)通過支架對稱安裝於推進器本體(11)底部； 桁架適配器(10 )設置在環繞器本體(2 )與推進器本體(11)之間。
2.根據權利要求I的所述的多器組合火星探測器構型，其特徵在於其具體為一種主要由下端為碟形的推進器、中間為六面體的環繞器和上端為圓錐形的小型進入器組成的構型，與運載火箭採用包帶連接，器間採用爆炸螺栓連接。
3.根據權利要求2的所述的多器組合火星探測器構型，其特徵在於探測器本體包絡尺寸為￠3. 6m，高度為3. 2m;推進器、環繞器和進入器的本體尺寸分別為￠2. 3mX1.3m、I.4mX I. 4mX I. 5m、￠0. 76mX 0. 38m。
4.根據權利要求I的所述的多器組合火星探測器構型，其特徵在於推進器攜帶大容量貯箱(5)，環繞器攜帶小容量貯箱(9)，分離後具備二次軌道機動的能力。
5.一種多器組合火星探測器構型的形成方法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟一將大容量貯箱(5)、高壓氣瓶(6)、主發動機(7)、推進器本體(11)組裝成推進器； 步驟二 將環繞器本體(2)、大尺寸高解析度相機(3)、太陽翼(4)、大口徑高增益天線(8 )、小容量貯箱(9 )和桁架適配器(10 )組裝成環繞器； 步驟三在步驟一、步驟二的基礎上，將環繞器組裝於推進器上； 步驟四在步驟三的基礎上，將進入器(I)組裝於環繞器與推進器組合體上，形成所述多器組合火星探測器構型。
全文摘要
本發明提供一種多器組合火星探測器構型，包括小型進入器、環繞器本體、大尺寸高解析度相機、太陽翼、大容量貯箱、高壓氣瓶、主發動機、大口徑高增益天線、小容量貯箱、桁架適配器、推進器本體。還提供相應的形成方法。本發明滿足小型進入器、大尺寸高解析度相機、大口徑高增益天線、大容量貯箱、太陽翼等部件的安裝和使用要求，兼顧與運載接口適應性，具有機動能力更強、並行研製、組合安裝、研製周期短、通用性、擴展性好等技術特點。本發明可以應用到火星探測任務中，也可以應用於具有類似任務要求的金星、小行星等其他深空探測任務的飛行器。
文檔編號G01C11/00GK102717901SQ20121021356
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者任友良, 張偉, 杜冬, 王偉 申請人:上海衛星工程研究所