本申請涉及航空航天，尤其涉及一種火箭及其可變形柔性姿態調節裝置。

背景技術：

1、在火箭飛行的各個階段，尤其是火箭助推器回收階段，姿態調整至關重要。當下姿態調整的常見方式主要涵蓋傳統的推進器噴管偏轉、反推火箭以及氣動舵面控制等手段。以具體實例而言，通過對不同方向推進器噴管的推力大小與方向進行精準控制，能夠實現火箭的姿態變化。在火箭回收階段，運用柵格舵的偏轉來調控火箭姿態，可以確保再入大氣和著陸過程的穩定性。另外，還可以采用類似飛機鴨翼的鰭片來控制火箭的飛行姿態。然而，這些傳統方法在調整范圍和響應速度方面存在一定程度的局限性。

2、傳統推進器噴管偏轉方式對推進劑消耗較大，且結構復雜，增加了火箭的重量和成本，同時噴管的偏轉角度有限，難以實現快速、大幅度的姿態調整。另外，在高空低密度以及一些復雜飛行環境中，常見的柵格舵、鰭片等舵面的調整方式效果不佳，難以滿足火箭在不同高度和環境下的姿態調整需求。此外，常規的氣動舵面在火箭氣動布局設計上應用范圍有限，其只有設置在與質心距離較大的位置處才能發揮明顯作用。

3、因此，如何減少姿態調整裝置對推進劑的消耗，增大姿態調整裝置的應用范圍，并且提高姿態調整的效果，是目前本領域技術人員急需解決的技術問題。

技術實現思路

1、本申請提供了一種火箭及其可變形柔性姿態調節裝置，以減少姿態調整裝置對推進劑的消耗，增大姿態調整裝置的應用范圍，并且提高姿態調整的效果。

2、為解決上述技術問題，本申請提供如下技術方案：

3、一種火箭可變形柔性姿態調節裝置，包括：多個柔性結構裝置、多個支撐裝置、多套桿系裝置、傳動裝置和動力裝置；每個柔性結構裝置的內側面與一個支撐裝置的外側面連接，并且柔性結構裝置可向外擴張和向內收縮；每個支撐裝置的內側面與一套桿系裝置的外端連接，每套桿系裝置的內端與傳動裝置的周面連接，并且桿系裝置可驅動支撐裝置向外伸出或向內縮回；支撐裝置向外伸出后，柔性結構裝置向外擴張，所有柔性結構裝置的外表面圍合成大圓柱體/大橢球體，支撐裝置向內縮回后，柔性結構裝置向內收縮，所有柔性結構裝置的外表面圍合成小圓柱體/小橢球體；傳動裝置與動力裝置連接，動力裝置可驅動傳動裝置沿其周向轉動。

4、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的時，支撐裝置的延伸方向與傳動裝置的軸向相同，支撐裝置的中間部位平行于傳動裝置，支撐裝置的兩端朝向傳動裝置彎曲。

5、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的是，每套桿系裝置包括：一個或多個交叉機構；每個交叉機構包括：兩個支桿和一個轉軸；兩個支桿交叉設置，并且在兩個支桿交叉的位置通過轉軸鉸接；每個交叉機構的支桿的外端與相應的支撐裝置的內側面鉸接；每個交叉結構的支桿的內端與傳動裝置的周面鉸接。

6、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的是，支撐裝置的內側面凸出有多套鉸接耳，每套鉸接耳包括，多個第一鉸接耳和多個第二鉸接耳，第一鉸接耳與支撐裝置沿軸向滑動連接，第二鉸接耳與支撐裝置固定連接，每套鉸接耳中的所有第一鉸接耳和所有第二鉸接耳在同一軸線上，并且由左至由呈第一鉸接耳、第二鉸接耳間隔分布；每個交叉機構的一個支桿的外端與第一鉸接耳通過轉軸鉸接，另一個支桿的外端與第二鉸接耳通過轉軸鉸接。

7、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的是，傳動裝置包括：傳動軸、套筒和多個套環；套筒和所有套環套裝至傳動軸上，套筒位于所有套環的左側，并且套筒與傳動軸滑動連接，部分套環與傳動軸固定連接，部分套環與傳動軸滑動連接，且由左至右套環與傳動軸的連接方式呈固定連接、滑動連接間隔分布；靠近套筒的支桿的內端與套筒的周面鉸接，其余每個支桿的內端與一個套環的周面鉸接。

8、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的是，每套桿系裝置包括：兩個交叉機構，兩個交叉機構分布在傳動軸的軸線所在的同一平面上；傳動軸上套裝有三個套環，以適配兩個交叉結構。

9、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的是，傳動軸的周面上開設有限位槽，并且限位槽的延伸方向與傳動軸的軸向方向相同；套筒的內表面以及每個與傳動軸滑動連接的套環的內表面均凸出有限位凸起，并且限位凸起伸入至限位槽內。

10、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的是，傳動裝置包括：鉸鏈軸、彈簧裝置和安裝座；其中，傳動軸靠近右端的部位具有徑向貫通的圓軸孔，套筒具有兩個相對的沿周向延伸的長軸向滑動孔，并且兩個長軸向滑動孔與圓軸孔對應；安裝座的一端穿過火箭殼體上的開孔，并連接至火箭殼體內部轉動軸上，并且轉動軸的延伸方向沿著火箭殼體的徑向，安裝座的另一端具有兩個相對的安裝孔，靠近右端的部分位于兩個安裝孔之間的空間內；鉸鏈軸依次穿過一個安裝孔、一個長軸向滑動孔、圓軸孔、另一個長軸向滑動孔、另一個安裝孔，以將安裝座、套筒和傳動軸鉸接至鉸鏈軸上；彈簧裝置的一端固定于鉸鏈軸上，另一端固定于安裝座上。

11、如上所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其中，優選的是，傳動裝置還包括：套筒傳動機構；套筒具有圓弧形周向滑動孔，圓弧形周向滑動孔位于長軸向滑動孔的外側，并且由靠近套筒右端的位置延伸至靠近套筒下側的位置，且圓弧形周向滑動孔所在圓的圓心位于長軸向滑動孔側；套筒傳動機構的一端鉸接至圓弧形周向滑動孔內，套筒傳動機構的另一端伸至火箭殼體內，并且套筒傳動機構可沿著垂直于火箭殼體的方向伸出或縮回。

12、一種火箭，包括：火箭本體和多個上述任一項所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置；所有火箭可變形柔性姿態調節裝置設置在火箭本體的殼體外部，并且分布在同一圓周上。

13、相對上述背景技術，本申請提供的火箭及其可變形柔性姿態調節裝置，利用可變形的柔性結構裝置，在不同飛行階段通過改變其形狀和轉動狀態產生馬格努斯效應和角動量，以實現快速、高效的姿態調整，并且本申請突破常規氣動舵面在火箭氣動布局設計上應用范圍的限制，設置于靠近質心位置也能發揮作用。

技術特征：

1.一種火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，包括：多個柔性結構裝置、多個支撐裝置、多套桿系裝置、傳動裝置和動力裝置；

2.根據權利要求1所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，支撐裝置的延伸方向與傳動裝置的軸向相同，支撐裝置的中間部位平行于傳動裝置，支撐裝置的兩端朝向傳動裝置彎曲。

3.根據權利要求1或2所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，每套桿系裝置包括：一個或多個交叉機構；

4.根據權利要求3所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，支撐裝置的內側面凸出有多套鉸接耳，每套鉸接耳包括，多個第一鉸接耳和多個第二鉸接耳，第一鉸接耳與支撐裝置沿軸向滑動連接，第二鉸接耳與支撐裝置固定連接，每套鉸接耳中的所有第一鉸接耳和所有第二鉸接耳在同一軸線上，并且由左至由呈第一鉸接耳、第二鉸接耳間隔分布；

5.根據權利要求3所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，傳動裝置包括：傳動軸、套筒和多個套環；

6.根據權利要求5所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，每套桿系裝置包括：兩個交叉機構，兩個交叉機構分布在傳動軸的軸線所在的同一平面上；

7.根據權利要求5所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，傳動軸的周面上開設有限位槽，并且限位槽的延伸方向與傳動軸的軸向方向相同；套筒的內表面以及每個與傳動軸滑動連接的套環的內表面均凸出有限位凸起，并且限位凸起伸入至限位槽內。

8.根據權利要求7所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，傳動裝置包括：鉸鏈軸、彈簧裝置和安裝座；

9.根據權利要求8所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置，其特征在于，傳動裝置還包括：套筒傳動機構；

10.一種火箭，其特征在于，包括：火箭本體和多個權利要求1至9任一項所述的火箭可變形柔性姿態調節裝置；所有火箭可變形柔性姿態調節裝置設置在火箭本體的殼體外部，并且分布在同一圓周上。

技術總結
本申請涉及航空航天技術領域，尤其涉及一種火箭及其可變形柔性姿態調節裝置，包括：柔性結構裝置、支撐裝置、桿系裝置、傳動裝置和動力裝置；柔性結構裝置的內側面與支撐裝置的外側面連接，柔性結構裝置可向外擴張/向內收縮；支撐裝置的內側面與桿系裝置的外端連接，桿系裝置的內端與傳動裝置的周面連接，桿系裝置可驅動支撐裝置向外伸出/向內縮回；所有柔性結構裝置的外表面可圍合成大圓柱體/大橢球體，或圍合成小圓柱體/小橢球體；傳動裝置與動力裝置連接，動力裝置可驅動傳動裝置沿其周向轉動。本申請可以減少姿態調整裝置對推進劑的消耗，增大姿態調整裝置的應用范圍，并且提高姿態調整的效果。

技術研發人員：宗慶賀,牛浩,楊仲豪,王也,程旭
受保護的技術使用者：北京中科宇航技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/6