一种助推器和芯级整体式分离的液体运载火箭

技术领域

本发明属于航天发射运输系统技术领域，具体涉及一种助推器和芯级整体式分离的液体运载火箭。

背景技术

根据齐奥科夫斯基公式，运载火箭运载效率与燃料装填质量比率相关，为提高运载效率，通常将火箭设计成多级火箭。多级火箭就是把几个单级火箭连级在一起形成，其中的一个火箭先工作，工作完毕后与其它的火箭分开，然后第二个火箭接着工作，依次类推，有几个火箭组成的就称为几级火箭，如二级火箭、三级火箭等。除上述串联形成二级火箭、三级火箭外，还可以在一级并联若干助推器，通过串并联形成二级半火箭、三级半火箭。多级火箭的优点是每过一段时间就把不用的结构抛弃掉，无需再消耗推进剂带着与有效载荷一起飞行，从而减轻下一级所负载的质量，最终使火箭达到足够大的运载能力和运载效率。

在航天和深空探测领域中对运载火箭的运载能力提出了越来越高的要求，此外各种不同重量、不同轨道的有效载荷对运载火箭的发射能力要求各不相同，虽然用一种运载能力强的火箭既可以完成大型载荷、也可以完成小型载荷的发射任务，既可以高轨道发射、也可以低轨道发射。但在航天发射实际工程中这种做法是极为不经济的，不具备竞争力。对上述难题的比较理想的解决方法是在芯级上捆绑各种不同数量的助推器，这种技术途径既可以满足越来越大的发射重量要求，也可实现不同档次有效载荷重量的发射要求，能够以很高的效率来调节运载火箭的能力和发射成本，满足有效载荷多样化的需求。从单纯提高运载能力的角度看，捆绑助推器的途径比单纯的改进芯级发动机有效得多。

但是,现有运载火箭的芯一级与助推器之间均采用分离式结构,即,在运载火箭飞行过程中,助推器会从芯一级分离,导致降低全箭飞行可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种助推器和芯级整体式分离的液体运载火箭，该液体运载火箭具有提高全箭的飞行可靠性、降低结构重量和成本的特点。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种助推器和芯级整体式分离的液体运载火箭，包括至少具有芯一级的芯级以及至少一个助推器；

在所述液体运载火箭的总装、测试、加注以及发射全过程中，所述助推器均刚性连接于所述芯一级的外周侧。

更进一步地，当至少一个所述助推器为两个或多个时，所述助推器沿所述芯一级的周向均匀分布。

更进一步地，当所述芯级包括至少两个芯级部段时，各所述芯级部段之间串联连接在一起。

更进一步地，所述芯级包括串联连接的三个芯级部段，其中：

三个所述芯级部段分别为芯一级、芯二级以及芯三级，并且所述芯二级连接于所述芯一级和所述芯三级之间。

更进一步地，至少一个所述助推器为四个。

更进一步地，所述助推器为液体火箭助推器。

有益效果：

由于本发明的液体运载火箭中，在液体运载火箭的总装、测试、加注以及发射全过程中，所述助推器均刚性连接于所述芯一级的外周侧，因此，在液体运载火箭飞行过程中，助推器始终与芯一级固定连接在一起，取消了助推器和芯一级的分离程序，杜绝了火箭因助推器与芯一级在分离过程中发生事故的可能，可大幅提高全箭的飞行可靠性；同时，由于助推器始终与芯一级固定连接在一起，取消了助推器与芯一级的连接解锁面、取消了助推器的侧推火箭、分离火工品等大量结构，减少了大量的部件和结构重量，降低了全箭的成本，提高了火箭的经济性。

附图说明

图1为本发明的液体运载火箭的立体结构示意图；

图2为图1中带有助推器的芯一级部分的截面示意图。

其中，1-芯一级，2-芯二级，3-芯三级，4-第一助推器，5-第二助推器，6-第三助推器，7-第四助推器

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参见附图1和图2，本发明实施例提供了一种助推器和芯级整体式分离的液体运载火箭，包括至少具有芯一级1的芯级以及至少一个助推器；如图1结构所示的液体运载火箭，包括芯级和四个助推器，四个助推器分别为第一助推器4、第二助推器5、第三助推器6以及第四助推器7；芯级由串联连接的三个芯级部段组成，三个芯级部段分别为芯一级1、芯二级2以及芯三级3，芯一级1位于液体运载火箭的底部，芯三级3位于液体运载火箭的顶部，芯二级2位于液体运载火箭的中部，芯一级1与芯二级2串联连接，芯二级2与芯三级3串联连接，并且芯二级2连接于芯一级1和芯三级3之间；需要说明的是，在本实施例中仅以芯级设置有三个芯级部段和设置有四个助推器的液体运载火箭为例进行说明，在实际设计和使用过程中，芯级还可以包括两个芯级部段或多个芯级部段，助推器的设置数量也可以两个、三个或多个；

在液体运载火箭的总装、测试、加注以及发射全过程中，助推器均刚性连接于芯一级1的外周侧，即，将助推器固定连接于芯一级1之后，助推器始终与芯一级1连接在一起，并在液体运载火箭发射之后，助推器和芯一级1作为一个刚性整体与芯二级2分离。

在上述液体运载火箭中，在液体运载火箭的总装、测试、加注以及发射全过程中，助推器均刚性连接于芯一级1的外周侧，因此，在液体运载火箭飞行过程中，助推器始终与芯一级1固定连接在一起，取消了助推器和芯一级1的分离程序，杜绝了火箭因助推器与芯一级1在分离过程中发生事故的可能，可大幅提高全箭的飞行可靠性；同时，由于助推器始终与芯一级1固定连接在一起，取消了助推器与芯一级1的连接解锁面、取消了助推器的侧推火箭、分离火工品等大量结构，减少了大量的部件和结构重量，降低了全箭的成本，提高了火箭的经济性。

在上述液体运载火箭中，至少一个助推器为两个或多个时，即，液体运载火箭包括两个或多个助推器，并且所有的助推器均沿芯一级1的周向均匀分布。如图1和图2结构所示的液体运载火箭设置有均匀分布于芯一级1外周侧的四个助推器。助推器可以为液体火箭助推器。

在上述液体运载火箭的基础上，当芯级包括至少两个芯级部段时，各芯级部段之间串联连接在一起；如图1结构所示的芯级包括串联连接的三个芯级部段，其中：三个芯级部段分别为芯一级1、芯二级2以及芯三级3，并且芯二级2连接于芯一级1和芯三级3之间。

上述液体运载火箭在实际设计和使用过程中，可以包括以下构型：

1、芯级仅包括芯一级1，芯一级1与助推器并联连接，这种液体运载火箭通常称为一级半构型运载火箭；

2、芯级由芯一级1和芯二级2串联组成，芯一级1与助推器并联连接，这种结构的液体运载火箭通常称为二级半构型运载火箭；

3、芯级由芯一级1、芯二级2以及芯三级3串联组成，芯一级1与助推器并联，这种结构的液体运载火箭通常称为三级半构型运载火箭；

在上述三种构型以及其它未列举构型的液体运载火箭中，助推器和芯一级1之间采用刚性连接，使得助推器和芯一级1从火箭总装、测试、加注、发射全过程均保持刚性连接，并且在发射过程中助推器和芯一级1作为一个刚性整体与芯二级2分离。

上述液体运载火箭的助推器与芯一级1始终保持固定连接状态，具有以下有益效果：

由于取消了助推器和芯一级1的分离程序，避免因火箭分离过程而发生事故，可大幅提高全箭飞行可靠性；可取消连接解锁面、取消助推器的侧推火箭、分离火工品等大量结构，减少了大量的部件和结构重量，减少部件和元器件的消耗，降低了全箭的成本，提高了火箭的经济性。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。