本發(fā)明屬于航天技術(shù)領域，具體涉及一種基于激波的空間碎片緊急規(guī)避系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

密集的空間任務和復雜的空間環(huán)境增大了航天器的在軌故障率，導致了一批失效或部分失效航天器的出現(xiàn)；同時，在面向深空的探索任務中，航天器可能會遭遇小行星以及天體的碎片。這些空間碎片會對航天器以及航天員的安全造成嚴重威脅。由于空間碎片產(chǎn)生原因的多樣化，造成其大小形狀并不固定，除了廢棄衛(wèi)星部件等構(gòu)型或運動狀態(tài)較適宜抓捕的對象外，還存在一些形狀不規(guī)則的，速度較快或翻滾的空間碎片。這類碎片1)沒有明顯的可供抓捕的信標或明顯特征(如太陽帆板，噴嘴等)，常用的剛性機械難以抓捕；2)可能由于撞擊或事故產(chǎn)生，通常有較快的運行速度和翻滾，需要航天器對其進行緊急處理，此時，常用的剛性抓捕不適用的同時，柔性抓捕如飛網(wǎng)，由于其復雜的動力學特性，面對這類棘手的空間碎片，亦難以發(fā)揮其效用。3)體積適中，過小的碎片無法產(chǎn)生威脅，較大的碎片其軌道有明確的標定，而介于兩者之間的這類空間碎片不能忽略又不易監(jiān)控。

綜上所述，對于這種不適合正面抓取處理的但又會對航天器和航天員造成威脅的空間碎片，需要一種緊急規(guī)避方法或緊急規(guī)避設備，來快速有效的避免其對空間任務的干擾，保證任務安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種基于激波的空間碎片緊急規(guī)避系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速拉開空間碎片與航天器本身的距離，使航天器有時間進行軌道/姿態(tài)變更，避免與空間碎片產(chǎn)生碰撞。

為了達到上述目的，本發(fā)明包括航天器主體，航天器主體的前后兩面上對稱設置有激波噴射孔面，航天器主體內(nèi)部設置有壓縮氣體艙，激波噴射孔面包括多孔面板，多孔面板下方設置有喇叭狀接頭，喇叭狀接頭通過拉瓦爾管連接壓縮氣體艙。

所述航天器主體包括姿軌控制系統(tǒng)，電源系統(tǒng)以及在軌運行所需的有效載荷。

所述航天器主體兩側(cè)對稱設置有兩個天陽能帆板。

所述天陽能帆板通過可伸縮支架桿固定在航天器主體上，可伸縮支架桿的頂部設置有兩塊子板。

展開前太陽能開合帆板的兩塊子板與可伸縮支架桿的頂部重合，展開后太陽能開合帆板的兩塊子板旋轉(zhuǎn)拼合成為圓形，兩塊子板能夠繞可伸縮支架桿軸線360度旋轉(zhuǎn)。

所述壓縮氣體艙與瓦爾管間設置有艙口閥門。

所述航天器主體為六棱柱形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：通過壓縮氣體艙中的高壓氣體釋放產(chǎn)生激波，通過衛(wèi)星上的多孔面板發(fā)射，高速的氣體流可將碎片吹開或暫時阻擋其運動，同時強大的反作用力可使航天器主體離開危險位置。本發(fā)明能夠緊急應對快速運動并難以抓捕的空間碎片，使本體規(guī)避碎片的威脅。

進一步的，本發(fā)明的太陽能帆板設置有兩個并且分布在航天器主體兩側(cè)，太陽能帆板包括與航天器主體相連的可伸縮支架桿以及安裝在可伸縮支架桿頂端的太陽能開合帆板，太陽能帆板用于提供航天器主體的能量來源，采用可伸縮支架桿避免激波噴射時太陽能帆板收到強反作用力受損或折斷，若要使用時可伸縮支架桿逐節(jié)伸出，碎片預警時逐節(jié)收起，太陽能開合帆板展開為圓形，且可360度旋轉(zhuǎn)，以適應不同的航天器主體姿態(tài)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)前視示意圖；

圖3為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；

圖4為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖5為本發(fā)明激波孔面板與接頭示意圖；

圖6為本發(fā)明太陽能帆板示意圖。

圖中：1、航天器主體；2、多孔面板；3、艙口閥門；4、壓縮氣體艙；5、太陽能帆板；6、喇叭狀接頭；7、拉瓦爾管；8、可伸縮支架桿；9、子板；9-a.展開前太陽能開合帆板；9-b.展開后太陽能開合帆板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

參見圖1至圖6，本發(fā)明包括航天器主體1，航天器主體1的前后兩面上對稱設置有激波噴射孔面，航天器主體1內(nèi)部設置有壓縮氣體艙4，激波噴射孔面包括多孔面板2，多孔面板2下方設置有喇叭狀接頭6，喇叭狀接頭6通過拉瓦爾管7連接壓縮氣體艙4，壓縮氣體艙4與瓦爾管7間設置有艙口閥門3，多孔面板2用于擴大激波噴射范圍，拉瓦爾管7用于產(chǎn)生超聲速氣流。

航天器主體1兩側(cè)對稱設置有兩個天陽能帆板5，天陽能帆板5通過可伸縮支架桿8固定在航天器主體1上，可伸縮支架桿8的頂部設置有兩塊子板9，展開前太陽能開合帆板9-a的兩塊子板9與可伸縮支架桿8的頂部重合，展開后太陽能開合帆板9-b的兩塊子板9旋轉(zhuǎn)拼合成為圓形，兩塊子板9能夠繞可伸縮支架桿8軸線360度旋轉(zhuǎn)。

航天器主體1包括姿軌控制系統(tǒng)，電源系統(tǒng)以及在軌運行所需的有效載荷，航天器主體1為六棱柱形。

本發(fā)明的工作過程為：當需要緊急規(guī)避時，根據(jù)碎片位置，選擇航天器主體1上前部或后部的激波發(fā)射裝置，打開艙口閥門3，壓縮氣體從壓縮氣體艙4經(jīng)拉瓦爾管7加速，形成高速激波，經(jīng)由喇叭狀接頭6和多孔面板2噴射。

本發(fā)明以高速運動的空間碎片為目標，該對空間碎片的形狀不做要求，大小不可忽視，其運動速度使航天器難以抓捕且不易躲避。本發(fā)明能夠使航天器在遭受空間碎片威脅時緊急規(guī)避，通過航天器主體1中的激波發(fā)生裝置產(chǎn)生激波實現(xiàn)對碎片的減速和航天器本身的反響加速，由于多孔面板2使激波作用范圍擴大，其對碎片大小和形狀的包容性更強。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于激波的空間碎片緊急規(guī)避系統(tǒng)，包括航天器主體，航天器主體的前后兩面上對稱設置有激波噴射孔面，航天器主體內(nèi)部設置有壓縮氣體艙，激波噴射孔面包括多孔面板，多孔面板下方設置有喇叭狀接頭，喇叭狀接頭通過拉瓦爾管連接壓縮氣體艙，通過壓縮氣體艙中的高壓氣體釋放產(chǎn)生激波，通過衛(wèi)星上的多孔面板發(fā)射，高速的氣體流可將碎片吹開或暫時阻擋其運動，同時強大的反作用力可使航天器主體離開危險位置。本發(fā)明能夠緊急應對快速運動并難以抓捕的空間碎片，使本體規(guī)避碎片的威脅。

技術(shù)研發(fā)人員：袁建平;陳詩瑜;朱戰(zhàn)霞;袁源;孫沖
受保護的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.26
技術(shù)公布日：2017.10.20