[0001] 本发明属于火箭回收技术领域，尤其涉及一种级间段折叠结构及一种运载火箭。

[0002] 运载火箭通常有多个子级，其中，一子级与二子级由级间段连接，级间段与二子级采用可自解锁的螺栓连接，为提高火箭的运载能力，运载火箭在飞行过程中会抛掉燃料基
本用尽的一子级，级间段与一子级将会一起抛离。大多数火箭抛掉的子级和发动机在坠地
过程中摧毁，为了降低火箭发射的成本，回收一子级和发动机的想法相继被提出，从而有了
新型的可回收火箭。可回收火箭是指在一子级与级间段抛离后使用一定的方法回收一子
级，回收一子级的一大难题是在一子级反向飞行过程中受气动力影响难以控制其稳定性，
另一大难题是，一子级降落过程重力势能转化为动能，一子级飞行速度过大降落困难。

[0003] 为了解决上述难题，现有技术中，主要解决方案为在级间段上增加四个折叠栅格舵，火箭上升过程栅格舵折叠收拢于箭体表面以减小气动阻力，级间分离后一子级回收过
程中展开栅格舵，通过舵机转动栅格舵实现控制一子级姿态的功能，同时增加气动阻力实
现一子级降落过程减速的效果。但使用栅格舵将会增加非常多的重量，并且耐高温、成型精
度高的栅格舵造价极其昂贵。

[0004] 因此，研发出一种级间段折叠结构及一种运载火箭，用于解决现有技术中，运载火箭回收存在着成本高以及重量增重显著的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问
题。

[0019] 本发明实施例提供了一种级间段折叠结构及一种运载火箭，用于解决现有技术中，运载火箭回收存在着成本高以及重量增重显著的技术缺陷。

[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发
明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0021] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0022] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0023] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0024] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0025] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平
的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施
方式。

[0026] 请参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种级间段折叠结构，级间段折叠结构的两端分别与运载火箭的一子级和二子级连接，级间段折叠结构包括：固定段和折叠段，固定
段的两端分别与一子级和折叠段连接，折叠段的另一端与二子级连接；固定段包括：固定段
主体、舵机以及传动轴，舵机设置于固定段主体上，舵机的动力通过传动轴传递至折叠段；
折叠段包括：滑杆以及折叠片，传动轴与滑杆链接，滑杆带动折叠片运动，折叠片用于调整
一子级的飞行速度和/或飞行角度。本发明实施例提供了一种级间段折叠结构及一种运载
火箭，用于解决现有技术中，运载火箭回收存在着成本高以及重量增重显著的技术缺陷。

[0027] 本发明实施例提供的技术方案中，舵机外接动力模块以及控制模块，对舵机的动力输出提供动能支持和控制支持，舵机所产生的动能通过固定段的传动轴传送至折叠穿的
滑杆，滑杆可进一步带动折叠片发生运动后，折叠片展开。折叠片展开后，在一子级向下坠
落的过程中，根据折叠片的展开角度，对一子级产生预设阻力并且调整一子级的坠落姿态，
从而实现了一子级回收过程中坠落方向和速度的调整，便于一子级的回收利用。

[0028] 本发明实施例提供的级间段折叠结构，依靠舵机与折叠片的配合即可完成，其结构简单轻便，不会由于增设该级间段折叠结构后对运载火箭的整体重量造成较大改变，可
有效确保运载火箭的顺利发射；同时，与栅格舵相比，该级间段折叠结构的成本低廉，有效
降低了运载火箭的制造成本。

[0029] 进一步地优化技术方案，本发明实施例提供的一种极间段折叠结构中，折叠段还包括：摇臂，摇臂的一端与折叠片连接，摇臂的另一端与传动轴连接；摇臂设有限位槽，滑杆
的自由端在限位槽中滑动。摇臂的限位槽可进一步限制滑杆的运动方向与运动轨迹，将滑
杆的运动距离及运动方向更好地控制在预设范围内，从而更好地与舵机控制相配合，对折
叠片的展开实现精准控制，从而更好地控制一子级的坠落姿态及坠落速度。

[0030] 进一步地优化技术方案，有效提高连接可靠性，优化级间段折叠结构的稳定性；同时，兼顾以级间段折叠结构装配方便快捷，本发明实施例提供的技术方案中，滑杆的中段表
面设有螺纹，传动轴设有螺纹孔，滑杆与传动轴通过螺纹和螺纹孔连接。

[0031] 本发明实施例提供的一种级间段折叠结构中，固定段还包括：转轴，摇臂穿过转轴与传动轴连接。摇臂穿过转轴，可带动折叠片一起绕着转轴旋转，对折叠片的转动方向提供
更多角度的精准带动，更好地实现一子级的姿态及速度调整。

[0032] 在其中一个实施例中，折叠段的数量为四个，相邻折叠段之间的间距相等；舵机的数量为四个，传动轴的数量为四个，一个折叠段分别与一个传动轴连接；四个折叠片对称分
布，每两个对称分布的折叠片可控制火箭的俯仰或偏航姿态，四个折叠片通过角度调整可
实现火箭飞行过程中俯仰偏航姿态的控制。

[0033] 在其中一个实施例中，折叠片的厚度为8mm，折叠片的形状为圆筒片状，较厚的折叠片可承受在火箭再入大气层调姿过程中的气动载荷，圆筒片状的折叠片在收紧状态下可
保证火箭上升飞行过程中整体气动外形。

[0034] 进一步优化技术方案，为更好地将舵机固定于固定段主体结构上，有效确保舵机可以对折叠片的整个展开过程进行准确的动力传导及方向传导，本发明实施例提供的技术
方案中，固定段还包括：舵机支架，舵机通过舵机支架安装于固定段主体。

[0035] 为更好地有效确保级间段折叠结构与一子级的准确固定，以及与二子级的高效、快速分离，本发明实施例提供的一种级间段折叠结构中，折叠段与一子级通过固定螺母连
接，折叠段与二子级通过分离螺母连接。

[0036] 从上述技术方案可以得出，本发明实施例提供的一种级间段折叠结构，具有以下优点：
（1）该结构可有效应对回收火箭降落过程难以控制稳定性的问题，在一子级箭体
减速问题中起到关键性作用；
（2）折叠段充分利用级间段原有结构，因气动增阻结构增加的质量较少，对航天器
减重具有重大意义；
（3）折叠片为舱段结构，在满足过载和热环境的条件下，没有使用复杂构型，结构
制作成本低；
（4）折叠机构较为简单，摇臂和折叠片的运动由舵机和导向槽控制，主要为机械式
运动，机构可靠度较高。

[0037] 基于级间段折叠结构的上述优点，本发明还提供了一种运载火箭，该运载火箭包括以上任意一项的级间段折叠结构，从而有效实现了运载火箭的低成本、稳定回收，进一步
地有效降低了运载火箭整体的发射成本。

[0038] 在运载火箭的发射过程中，运载火箭飞行至一定高度后，一二级分离指令发出，折叠段与二子级连接的分离螺母解锁，一子级抛离，折叠段解除约束，舵机驱动传动轴和滑
杆，滑杆在限位槽内滑动，带动摇臂和折叠片转动展开，展开一定角度后舵机不再做工，折
叠段停止运动。当运载火箭主体与一子级分离后，一子级受气动力影响，其姿态出现一定扰
动偏差，此时，舵机可再次启动，通过传动轴控制四个折叠片转动，实现箭体的调姿功能，折
叠片提供极大的气动阻力实现一子级降落的减速功能。

[0039] 综上所述，本发明提供了一种级间段折叠结构，包括：固定段和折叠段，所述固定段包括：固定段主体、舵机以及传动轴；所述折叠段包括：滑杆以及折叠片，所述折叠片用于
调整所述一子级的飞行速度和/或飞行角度。本发明还提供了包括上述级间段折叠结构的
一种运载火箭。本发明提供的技术方案中，舵机为折叠片展开提供动力和方向控制，通过折
叠片展开后提供阻力调整一子级的飞行速度和/或飞行角度，从而实现了一子级的精准回
收；该级间段折叠结构自重轻且结构简单，可有效降低重量和制造成本。本发明提供的一种
级间段折叠结构及一种运载火箭，解决了现有技术中，运载火箭回收存在着成本高以及重
量增重显著的技术缺陷。

[0040] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。同时，可以利用上述实施例中导出其它实施方
式，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。

[0041] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。