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专利名称：多器组合火星探测器构型及其形成方法
技术领域：
本发明涉及一种多器组合探测器构型，尤其可以应用到火星探测任务中，也可以应用于具有类似任务要求的金星、小行星等其他深空探测任务的飞行器，具体地，涉及一种多器组合火星探测器 构型及其形成方法。
背景技术：
火星是航天深空探测领域的重要探测对象，主要的探测形式有飞越、环绕、着陆等多种方式。针对我国火星探测任务，以多器组合方式设计火星探测飞行器构型，需携带小型进入器、大尺寸高分辨率相机、大口径高增益天线、大容量贮箱、太阳翼等部件，兼顾环绕和着陆两种探测方式，适应火星、金星等探测任务需要。

发明内容
本发明提出一种适用于我国火星探测的多器组合探测器构型。根据本发明的一个方面，提供一种多器组合火星探测器构型，包括小型进入器、环绕器本体、大尺寸高分辨率相机、太阳翼、大容量贮箱、高压气瓶、主发动机、大口径高增益天线、小容量贮箱、桁架适配器、推进器本体，其中小型进入器通过爆炸螺栓连接于环绕器本体顶板；大尺寸高分辨率相机通过螺栓安装于环绕器本体侧板；大口径高增益天线通过螺栓连接并压紧于环绕器本体侧板上，用于发射后择机展开；太阳翼通过螺栓连接并压紧于环绕器本体侧板，用于发射后择机展开；小容量贮箱通过双法兰固定于环绕器本体底板上；大容量贮箱通过单法兰安装于推进器本体的中间贮箱安装板上； 高压气瓶通过箍带安装于推进器本体外部蒙皮上；主发动机通过支架对称安装于推进器本体底部；桁架适配器设置在环绕器本体与推进器本体之间。优选地，其具体为一种主要由下端为碟形的推进器、中间为六面体的环绕器和上端为圆锥形的小型进入器组成的构型，与运载火箭采用包带连接，器间采用爆炸螺栓连接。优选地，探测器本体包络尺寸为￠3. 6m，高度为3. 2m ;推进器、环绕器和进入器的本体尺寸分别为 ￠2. 3mXl. 3m、I. 4mXl. 4mXl. 5m、￠0. 76mX0. 38m。优选地，推进器携带大容量贮箱(5)，环绕器携带小容量贮箱(9)，分离后具备二次轨道机动的能力。根据本发明的另一个方面，还提供一种多器组合火星探测器构型的形成方法，包括如下步骤步骤一将大容量贮箱、高压气瓶、主发动机、推进器本体组装成推进器；步骤二 将环绕器本体、大尺寸高分辨率相机、太阳翼、大口径高增益天线、小容量贮箱和桁架适配器组装成环绕器；步骤三在步骤一、步骤二的基础上，将环绕器组装于推进器上；步骤四在步骤三的基础上，将进入器组装于环绕器与推进器组合体上，形成所述多器组合火星探测器构型。更为具体地，在本发明的一个优选的实施方式中，根据本发明提供的构型由下端为碟形的推进器、中间为六面体的环绕器和上端为圆锥形的小型进入器组成，与运载火箭采用包带连接，器间采用爆炸螺栓连接。探测器本体包络尺寸为0 3. 6m,高度为3. 2m ;推进器、环绕器和进入器的本体尺寸分别为 ￠2. 3mXl. 3m、I. 4mXl. 4mXl. 5m、￠0. 76mX0. 38m ；推进器围绕大容量贮箱、高压气瓶、主发动机等主要部件设计，由环绕器控制，完成调姿、变轨、制动等推进功能，将携带的环绕器和进入器送入火星预定轨道，之后择机分离。从下到上受与运载接口、贮箱数量与尺寸、与环绕器接口约束，最终设计成碟形。环绕器为保证质心在纵轴上，大尺寸高分辨率相机和大口径高增益天线分别安装于对称的侧板；太阳翼采用双翼，分别安装在侧板，为减小光压力矩，两翼面积相等。其携带小容量贮箱，与推进器分离后具有二次轨道机动的能力。进入器为保证足够的安装空间，并确保质心同轴，安装于环绕器的顶板，进入火星预定轨道后择机分离，分离前由环绕器控制，分离后自行控制。本发明采用以上方法，设计一种火星探测器构型，完全满足小型进入器、大尺寸高分辨率相机、大口径高增益天线、大容量贮箱、小容量贮箱、太阳翼等部件的安装和使用要求，由多器组合而成，具有机动能力更强、并行研制、组合安装、研制周期短、通用性、扩展性好等技术特点。


图I是发射状态构型。图2是飞行状态构型。
具体实施例方式如图I所示，所述多器组合火星探测器构型包括小型进入器I、环绕器本体2、大尺寸高分辨率相机3、太阳翼4、大容量贮箱5、高压气瓶6、主发动机7、大口径高增益天线8、小容量贮箱9、桁架适配器10、推进器本体11。小型进入器I通过爆炸螺栓连接于环绕器本体2顶板。大尺寸高分辨率相机3通过螺栓安装于环绕器本体2侧板。大口径高增益天线8通过螺栓连接并压紧于环绕器本体2侧板上，发射后择机展开。太阳翼4通过螺栓连接并压紧于环绕器本体2侧板，用于发射后择机展开。小容量贮箱9通过双法兰固定于环绕器本体2底板上。大容量贮箱5通过单法兰安装于推进器本体11的中间贮箱安装板上。高压气瓶6通过箍带安装于推进器本体11外部蒙皮上。主发动机7通过支架对称安装于推进器本体11底部。、
桁架适配器10设置在环绕器本体2与推进器本体11之间。该构型的形成过程如下；步骤一，将大容量贮箱5、高压气瓶6、主发动机7、推进器本体11组装成推进器；步骤二，将环绕器本体2、大尺寸高分辨率相机3、太阳翼4、大口径高增益天线8、小容量贮箱9和桁架适配器10组装成环绕器；步骤三，在步骤一、步骤二的基础上，将环绕器组装于推进器上；步骤四，在步骤三的基础上，将小型进入器I组装于环绕器与推进器组合体上，形 成所述多器组合火星探测器构型。
权利要求
1.一种多器组合火星探测器构型，其特征在于，包括小型进入器(I)、环绕器本体(2)、大尺寸高分辨率相机(3)、太阳翼(4)、大容量贮箱(5)、高压气瓶(6)、主发动机(7)、大口径高增益天线(8 )、小容量贮箱(9 )、桁架适配器(IO )、推进器本体(11)，其中 小型进入器(I)通过爆炸螺栓连接于环绕器本体(2)顶板； 大尺寸高分辨率相机(3)通过螺栓安装于环绕器本体(2)侧板； 大口径高增益天线(8)通过螺栓连接并压紧于环绕器本体(2)侧板上，用于发射后择机展开； 太阳翼(4)通过螺栓连接并压紧于环绕器本体(2)侧板，用于发射后择机展开； 小容量贮箱(9)通过双法兰固定于环绕器本体(2)底板上； 大容量贮箱(5)通过单法兰安装于推进器本体(11)的中间贮箱安装板上； 高压气瓶(6)通过箍带安装于推进器本体(11)外部蒙皮上； 主发动机(7)通过支架对称安装于推进器本体(11)底部； 桁架适配器(10 )设置在环绕器本体(2 )与推进器本体(11)之间。
2.根据权利要求I的所述的多器组合火星探测器构型，其特征在于其具体为一种主要由下端为碟形的推进器、中间为六面体的环绕器和上端为圆锥形的小型进入器组成的构型，与运载火箭采用包带连接，器间采用爆炸螺栓连接。
3.根据权利要求2的所述的多器组合火星探测器构型，其特征在于探测器本体包络尺寸为￠3. 6m，高度为3. 2m;推进器、环绕器和进入器的本体尺寸分别为￠2. 3mX1.3m、I.4mX I. 4mX I. 5m、￠0. 76mX 0. 38m。
4.根据权利要求I的所述的多器组合火星探测器构型，其特征在于推进器携带大容量贮箱(5)，环绕器携带小容量贮箱(9)，分离后具备二次轨道机动的能力。
5.一种多器组合火星探测器构型的形成方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一将大容量贮箱(5)、高压气瓶(6)、主发动机(7)、推进器本体(11)组装成推进器； 步骤二 将环绕器本体(2)、大尺寸高分辨率相机(3)、太阳翼(4)、大口径高增益天线(8 )、小容量贮箱(9 )和桁架适配器(10 )组装成环绕器； 步骤三在步骤一、步骤二的基础上，将环绕器组装于推进器上； 步骤四在步骤三的基础上，将进入器(I)组装于环绕器与推进器组合体上，形成所述多器组合火星探测器构型。
全文摘要
本发明提供一种多器组合火星探测器构型，包括小型进入器、环绕器本体、大尺寸高分辨率相机、太阳翼、大容量贮箱、高压气瓶、主发动机、大口径高增益天线、小容量贮箱、桁架适配器、推进器本体。还提供相应的形成方法。本发明满足小型进入器、大尺寸高分辨率相机、大口径高增益天线、大容量贮箱、太阳翼等部件的安装和使用要求，兼顾与运载接口适应性，具有机动能力更强、并行研制、组合安装、研制周期短、通用性、扩展性好等技术特点。本发明可以应用到火星探测任务中，也可以应用于具有类似任务要求的金星、小行星等其他深空探测任务的飞行器。
文档编号G01C11/00GK102717901SQ20121021356
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者任友良, 张伟, 杜冬, 王伟 申请人:上海卫星工程研究所