本发明涉及航空设备技术领域，具体涉及一种运载火箭。
背景技术：
各类卫星等有效载荷进入太空通常采用运载火箭作为运输工具。结构系统作为运载火箭的主要分系统，维持箭体外形、为内部系统提供可靠安装，承受装配、运输、飞行等过程的载荷，为各系统提供保护，保持运载火箭完整性。因此结构系统的设计至关重要，既要减小结构重量、提高运载能力，又要保证运载火箭的飞行可靠性、使卫星高精度安全入轨。
现有技术中，四级运载火箭中第四级通常直接将第四级发动机的外壳作为运载火箭的外壳，并将第四级设计为锥形结构。上述结构系统的设计使得第四级发动机外形较扁，限制了第四级发动机的性能，同时也导致了运载火箭整体重量较大。
技术实现要素：
因此，本发明提供一种承载大、重量轻、构型简洁便于装配、可靠性高运载火箭。
本发明的运载火箭，包括互相连接的整流罩及动力系统，动力系统包括互相连接的四级结构、三级结构、二级结构以及一级结构，其中，四级结构包括四级壳罩以及设置在四级壳罩内的四级发动机。
可选地，三级结构包括三级发动机以及连接在三级发动机两端的第一三级壳罩和第二三级壳罩，其中，四级壳罩的两端分别与整流罩和第一三级壳罩连接。
可选地，二级结构包括二级发动机以及连接在二级发动机两端的第一二级壳罩和第二二级壳罩，其中，第二三级壳罩与第一二级壳罩连接。
可选地，一级结构包括一级发动机以及连接在一级发动机两端的第一一级壳罩以及第二一级壳罩，其中，第二二级壳罩与第一一级壳罩连接。
可选地，第二一级壳罩上设置有方向舵。
可选地，方向舵为多个，多个方向舵沿第二一级壳罩的轴向间隔设置。
可选地，运载火箭还包括电缆罩，电缆罩连接在一级结构、二级结构和三级结构的外侧。
可选地，整流罩包括互相连接的一象限整流罩和三象限整流罩。
可选地，四级壳罩和第一三级壳罩、第二三级壳罩和第一二级壳罩、第二二级壳罩和第一一级壳罩之间设置有分离结构。
可选地，四级壳罩为筒形结构。
本发明技术方案，具有如下优点：
利用本发明的技术方案，与现有技术相比，在四级发动机外设置了四级壳罩，进而提高了四级发动机的设计性能，采用上述运载火箭的结构系统方案使得运载火箭的设计简单、安全可靠、结构重量轻、承载效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明运载火箭的结构示意图；
图2示出了图1中运载火箭的整流罩的结构示意图；
图3示出了图1中运载火箭的四级结构的结构示意图；
图4示出了图1中运载火箭的三级结构的结构示意图；
图5示出了图1中运载火箭的二级结构的结构示意图；
图6示出了图1中运载火箭的一级结构的结构示意图；
图7示出了图1中运载火箭的方向舵的结构示意图；以及
图8示出了图1中运载火箭的电缆罩的结构示意图。
附图标记说明：
10、一级结构；11、一级发动机；12、第一一级壳罩；13、第二一级壳罩；20、二级结构；21、二级发动机；22、第一二级壳罩；23、第二二级壳罩；30、三级结构；31、三级发动机；32、第一三级壳罩；33、第二三级壳罩；40、四级结构；41、四级壳罩；42、四级发动机；50、整流罩；51、一象限整流罩；52、三象限整流罩；60、方向舵；70、电缆罩。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图6所示，本实施例中的运载火箭，包括互相连接的整流罩50及动力系统。动力系统包括互相连接的四级结构40、三级结构30、二级结构20以及一级结构10。其中，四级结构40包括四级壳罩41以及设置在四级壳罩41内的四级发动机42。
利用本实施例的技术方案，与现有技术相比，在四级发动机42外设置了四级壳罩41，进而提高了四级发动机42的设计性能，采用上述运载火箭的结构系统方案使得运载火箭的设计简单、安全可靠、结构重量轻、承载效率高。
如图4所示，在本实施例的技术方案中，四级结构40的四级壳罩41为铝合金一体机械加工制成，内表面为网格加筋结构，内部通过锥形框安装固定四级发动机42，姿轨控发动机喷管通过支架安装在舱壁上，上端预留了卫星支架安装接口，设计有3个维护口盖，用于内部设备装配与维护操作。
如图4所示，在本实施例的技术方案中，三级结构30包括三级发动机31以及连接在三级发动机31两端的第一三级壳罩32和第二三级壳罩33，其中，四级壳罩41的两端分别与整流罩50和第一三级壳罩32连接。三级结构30分为三级前段与三级后段两部分，也即第一三级壳罩32和第二三级壳罩33。第一三级壳罩32和第二三级壳罩33分别位于三级发动机31前后，两个舱段均为铝合金一体机械加工制成，内表面为网格加筋结构，通过前后端框与三级发动机31连接，第一三级壳罩32上设计4组分离弹簧用于三级结构30和四级结构40的分离。
如图5所示，在本实施例的技术方案中，二级结构20包括二级发动机21以及连接在二级发动机21两端的第一二级壳罩22和第二二级壳罩23，其中，第二三级壳罩33与第一二级壳罩22连接。二级结构20分为二级前段与二级后段两部分，也即第一二级壳罩22和第二二级壳罩23。第一二级壳罩22和第二二级壳罩23分别位于二级发动机21前后,两个舱段均为铝合金一体机械加工制成，内表面为网格加筋结构，通过前后端框与二级发动机21连接，第一二级壳罩22上设计了6组分离弹簧用于二级结构20和三级结构30的分离。
如图6所示，在本实施例的技术方案中，一级结构10包括一级发动机11以及连接在一级发动机11两端的第一一级壳罩12以及第二一级壳罩13，其中，第二二级壳罩23与第一一级壳罩12连接。一级结构10分为一级前段与一级后段两部分，也即第一一级壳罩12和第二一级壳罩13。第一一级壳罩12和第二一级壳罩13分别位于一级发动机11前后，两个舱段均为铝合金一体机械加工制成，内表面为网格加筋结构，通过前后端框与一级发动机11连接，第二一级壳罩13上设计了4个舵轴用于安装方向舵60。
如图7所示，在本实施例的技术方案中，第二一级壳罩13上设置有方向舵60。具体而言，方向舵为栅格舵。栅格舵共有四个舵面，分别位于第二一级壳罩13四个象限外侧，舵面为铝合金一体机械加工制成，通过根部法兰盘与舵轴连接。
如图1和图8所示，在本实施例的技术方案中，运载火箭还包括电缆罩70，电缆罩70连接在一级结构10、二级结构20和三级结构30的外侧。电缆罩70位于一级结构10、二级结构20和三级结构30外侧，用于保护电缆免受气动力热损伤。电缆罩70采用不锈钢钣金制成。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，整流罩50包括互相连接的一象限整流罩51和三象限整流罩52。整流罩50下端与运载火箭的四级结构40相连，内部容纳卫星等有效载荷，为其提供可靠的环境条件。
优选地，四级壳罩41和第一三级壳罩32、第二三级壳罩33和第一二级壳罩22、第二二级壳罩23和第一一级壳罩12之间设置有分离结构。分离结构用于一级结构10、二级结构20和三级结构30之间的级间分离。
如图3所示，在本实施例的技术方案中，四级壳罩41为筒形结构，四级发动机42容纳在筒形结构内。
以下将介绍本实施例中运载火箭的各部分结构的工艺尺寸和组装方式：
一象限整流罩51和三象限整流罩52采用蜂窝夹层结构，壁板为树脂基碳纤维层合板厚度0.8mm，夹芯芯子采用纸蜂窝、高度12mm，对接框及端框均采用一体化复合材料制造，厚度10mm。为满足防热需求，端头帽采用15mm玻璃钢层合板制造，各部件采用螺栓连接。
四级壳罩41、第一三级壳罩32、第二三级壳罩33、第一二级壳罩22、第二二级壳罩23、第一一级壳罩12和第二一级壳罩13均为2a14锻环机械加工成型，舱段采用网格加筋结构形式。四级结构40、第一三级壳罩32和第二三级壳罩33的舱体壁厚2mm，端框厚度8mm，内部网格筋条高度12mm、厚度2mm。第一二级壳罩22、第二二级壳罩23、第一一级壳罩12和第二一级壳罩13舱体壁厚4mm，端框厚度12mm，内部网格筋条高度15mm、厚度3mm。
方向舵60材料为铝合金2a14板材，舵面厚度3mm，机械加工成型。
电缆罩70材料为304不锈钢板材，钣金成型，厚度1mm，外喷防热涂层。
各部件分别完成加工后进行全箭总装。
首先将第一三级壳罩32、第二三级壳罩33、第一二级壳罩22、第二二级壳罩23、第一一级壳罩12和第二一级壳罩13分别对应安装在固体发动机上，前后裙处均采用20个m16螺栓连接。
其次将四级结构40安装在第一三级壳罩32前端框上，采用8个m16爆炸螺栓连接。
然后将一象限整流罩51和三象限整流罩52安装在四级结构40前端框上，采用8个m16爆炸螺栓连接。一象限整流罩51和三象限整流罩52之间也通过8个m16爆炸螺栓相连。
然后将电缆罩70安装在一级结构10、二级结构20和三级结构30上。
最后通过40个m14的双头螺柱将4个方向舵60的舵面安装在第二一级壳罩13的舵轴上。
优选地，各级分离弹簧的数量可以为4个或者6个，也可以为其他数量。
复合材料制成的整流罩50不仅降低了结构重量，还减小了火箭发射时的气动阻力，大大提高了火箭的运载效率。本实施例的运载火箭结构系统总体设计方案，其结构系统具有如下典型特征：承载大、重量轻、构型简洁便于装配、可靠性高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
1.一种运载火箭，其特征在于，包括互相连接的整流罩（50）及动力系统，所述动力系统包括互相连接的四级结构（40）、三级结构（30）、二级结构（20）以及一级结构（10），其中，所述四级结构（40）包括四级壳罩（41）以及设置在所述四级壳罩（41）内的四级发动机（42）。
2.根据权利要求1所述的运载火箭，其特征在于，所述三级结构（30）包括三级发动机（31）以及连接在所述三级发动机（31）两端的第一三级壳罩（32）和第二三级壳罩（33），其中，所述四级壳罩（41）的两端分别与所述整流罩（50）和所述第一三级壳罩（32）连接。
3.根据权利要求2所述的运载火箭，其特征在于，所述二级结构（20）包括二级发动机（21）以及连接在所述二级发动机（21）两端的第一二级壳罩（22）和第二二级壳罩（23），其中，所述第二三级壳罩（33）与所述第一二级壳罩（22）连接。
4.根据权利要求3所述的运载火箭，其特征在于，所述一级结构（10）包括一级发动机（11）以及连接在所述一级发动机（11）两端的第一一级壳罩（12）以及第二一级壳罩（13），其中，所述第二二级壳罩（23）与所述第一一级壳罩（12）连接。
5.根据权利要求4所述的运载火箭，其特征在于，所述第二一级壳罩（13）上设置有方向舵（60）。
6.根据权利要求5所述的运载火箭，其特征在于，所述方向舵（60）为多个，多个所述方向舵（60）沿所述第二一级壳罩（13）的轴向间隔设置。
7.根据权利要求1所述的运载火箭，其特征在于，所述运载火箭还包括电缆罩（70），所述电缆罩（70）连接在所述一级结构（10）、所述二级结构（20）和所述三级结构（30）的外侧。
8.根据权利要求1所述的运载火箭，其特征在于，所述整流罩（50）包括互相连接的一象限整流罩（51）和三象限整流罩（53）。
9.根据权利要求4所述的运载火箭，其特征在于，所述四级壳罩（41）和所述第一三级壳罩（32）、所述第二三级壳罩（33）和所述第一二级壳罩（22）、所述第二二级壳罩（23）和所述第一一级壳罩（12）之间设置有分离结构。
10.根据权利要求1所述的运载火箭，其特征在于，所述四级壳罩（41）为筒形结构。
技术总结