一种主从式空间微小型飞行器的制作方法

本发明涉及一种主从式空间微小型飞行器，属于空间飞行器总体技术领域。

背景技术：

随着信息技术、新材料和先进制造技术的飞速发展，空间微小型飞行器成为未来航天发展的重要趋势，空间微小型飞行器以体积小、功耗低、开发周期短，可通过编队组网方式实现以更低的成本完成复杂空间任务等优势，在科研、国防和商用等领域发挥着重要作用。国外对空间微小型飞行器的研究起步比较早，不少国家和大学已成功发射了自己的空间微小型飞行器。美国、俄罗斯、欧洲、加拿大、日本都已经有了自己的空间微小型飞行器平台，印度、韩国、新加坡等国家也都以空间微小型飞行器研究为契机带动本国航天技术和国民经济的发展和建设。

传统微小型飞行器的设计和制造方式多样、生产周期长、各种微飞行器间部件无法替换，无法满足当今微小型飞行器模块化、标准化、通用化的发展需求。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是：为克服现有技术的不足，提出了一种主从式空间微小型飞行器，采用发动机与结构一体化成形设计、电气系统模块化以及一体化布局方式实现空间飞行器的模块化、小型化，使其达到厘米尺度、百克量级。

本发明的技术解决方案：

一种主从式空间微小型飞行器，

包括一个主飞行器和多个微小型飞行器，

主飞行器包括激光控制模块和主控制模块，

微小型飞行器包括gps接收模块、mems陀螺模块、无线通信模块、从控制模块和动力模块，

微小型飞行器最初通过锁紧机构安装在主飞行器上，通过释放机构将微小型飞行器沿垂直于主飞行器轴向方向释放；

激光控制模块发出的激光波束覆盖微小型飞行器所在区域，空间微小型飞行器被释放后，通过探测模块接收主飞行器发送的指令信息；

mems陀螺模块实时采集微小型飞行器加速度和角度变化率信息，并将信息传递给从控制模块，由从控制模块确定微小型飞行器的位置和姿态信息；

gps接收模块接收并解调gps信息，并将gps信息传递给从控制模块，由从控制模块确定微小型飞行器的位置信息，通过与mems陀螺模块的组合导航，实现微小型飞行器位置的确定；

主控制模块控制激光控制模块跟踪远距离的多个微小型飞行器，以脉冲调制的方式将控制信息向微小型飞行器上发送，微小型飞行器接收到指令后进行机动控制，通过无线通信模块实现空间微小型飞行器间的数据交互，动力模块调整微小飞行器的姿态和轨道，实现多个微小型飞行器的编队飞行。

释放机构为弹簧载荷或气压弹射机构。

动力模块为微型固体脉冲发动机，对称布置在微小型飞行器舱体的四个象限。

发动机的点火由微小型飞行器舱体内的柔性电路板进行控制，用于实现微小型飞行器舱体的轨道和姿态调整。

微小型飞行器还包括接口转换模块，实现微小型飞行器各模块之间接口的转换。

接口转换模块、从控制模块、mems陀螺模块、gps接收模块和无线通信模块依次通过板间接插件进行连接，形成圆柱形电路模块。

激光控制模块包括激光器、光束指向器、红外接收器和控制器，光束指向器控制激光器的视场，以覆盖微小型飞行器所在区域。

控制器控制激光器跟踪远距离的多个微小型飞行器，并将微小型飞行器的位置信息传递给主控制模块。

红外接收器接收从微小型飞行器返回的信号，并将信号传递给主控制模块，主控制模块实现微小型飞行器的定位。

微小型飞行器为发动机与舱体一体化设计，探测器位于微小型飞行器头部的上盖板上，电路模块位于微小型飞行器底部的下盖板上，舱体为圆柱形或立方形的中空结构。

本发明与现有技术相比的优点：

(1)本发明通过采用紧凑型总体构型方案、模块化电路及简易装配设计、结构动力一体化3d打印成形制造等方法，采用发动机与结构一体化成形设计、电气系统模块化以及一体化布局方式实现空间飞行器的模块化、小型化，使其达到厘米尺度、百克量级，实现了空间飞行器的微小型化；

(2)本发明采用主从式构型及激光导引技术实现了空间微小型飞行器的编队飞行。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明电路模块组装图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

一种主从式空间微小型飞行器，如图1所示，包括一个主飞行器和多个微小型飞行器，

主飞行器包括激光控制模块和主控制模块，

微小型飞行器包括gps接收模块、mems陀螺模块、无线通信模块、从控制模块和动力模块，

微小型飞行器最初通过锁紧机构安装在主飞行器上，通过释放机构将微小型飞行器沿垂直于主飞行器轴向方向释放，释放机构为弹簧载荷或气压弹射机构。

激光控制模块发出的激光波束覆盖微小型飞行器所在区域，空间微小型飞行器被释放后，通过探测模块接收主飞行器发送的指令信息；

mems陀螺模块实时采集微小型飞行器加速度和角度变化率信息，并将信息传递给从控制模块，由从控制模块确定微小型飞行器的位置和姿态信息；

gps接收模块接收并解调gps信息，并将gps信息传递给从控制模块，由从控制模块确定微小型飞行器的位置信息，通过与mems陀螺模块的组合导航，实现微小型飞行器位置的确定；

主控制模块控制激光控制模块跟踪远距离的多个微小型飞行器，以脉冲调制的方式将控制信息向微小型飞行器上发送，微小型飞行器接收到指令后进行机动控制，通过无线通信模块实现空间微小型飞行器间的数据交互，动力模块调整微小飞行器的姿态和轨道，实现多个微小型飞行器的编队飞行。

动力模块为微型固体脉冲发动机，对称布置在微小型飞行器舱体的四个象限，发动机的点火由微小型飞行器舱体内的柔性电路板进行控制，用于实现微小型飞行器舱体的轨道和姿态调整。

微小型飞行器还包括接口转换模块，实现微小型飞行器各模块之间接口的转换，接口转换模块、从控制模块、mems陀螺模块、gps接收模块和无线通信模块依次通过板间接插件进行连接，如图2所示，电路模块尺寸为φ28mm×35mm，电池位于电路模块的下层，形成圆柱形电路模块。

激光控制模块包括激光器、光束指向器、红外接收器和控制器，光束指向器控制激光器的视场，以覆盖微小型飞行器所在区域，控制器控制激光器跟踪远距离的多个微小型飞行器，并将微小型飞行器的位置信息传递给主控制模块。红外接收器接收从微小型飞行器返回的信号，并将信号传递给主控制模块，主控制模块实现微小型飞行器的定位。

微小型飞行器为发动机与舱体一体化设计，舱体采用3d打印技术，有效节省了发动机壳体的重量，探测器位于微小型飞行器头部的上盖板上，电路模块位于微小型飞行器底部的下盖板上，舱体为圆柱形或立方形的中空结构。

本方案涉及的空间微小型飞行器具有总体布局清晰，安装操作简单的特点。飞行器各部分制作完成后，装配过程如下：

1)将发动机与结构一体化的舱体与柔性电路板进行匹配安装；

2)将电路模块、电池与下盖板进行组装；

3)将电路模块、电池与下盖板插入中间舱体内，相关接插件连接好后将下盖板固定在舱体上；

4)将探测器固定在上盖板上，相关接插件连接好后，将上盖板与舱体进行固定。

通过上述步骤即可完成整个飞行器的装配，飞行器可根据不同的任务模式，更换内部电路模块，从而实现飞行器功能的快速改变。

通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。