降落伞临界开伞速度研究

为了解航天器用降落伞的使用边界,计算降落伞临界开伞速度,文章基于充气体积理论推导了临界开伞速度的理论计算公式,讨论了影响临界开伞速度的因素。研究结果表明,降落伞临界开伞速度与大气密度、织物透气量、伞衣顶部结构透气量成反比;通过伞绳长度增加,影响伞衣充气进气口尺寸提高降落伞的临界开伞速度;降落伞临界开伞速度与伞衣尺寸的关系和降落伞充气过程底边尺寸有关;在降落伞底边尺寸大于某一临界值时,降落伞临界开伞速度与伞衣尺寸成正比;在降落伞底边尺寸小于某一临界值时,降落伞临界开伞速度与伞衣尺寸成反比。文章基于降落伞临界开伞速度与伞衣充气外形尺寸相关这一理论,提出计算收口状态下降落伞的简化充气外形尺寸方法,计算结果与流固耦合仿真结果一致。文章的研究结论可用于评估降落伞的开伞条件,为降落伞设计、应用提供参考。

风场作用下囊舱组合体相对姿态仿真研究

对于使用缓冲气囊的返回舱,着陆姿态是影响返回舱实现预期缓冲效果的重要因素。在降落伞-返回舱组合体的降落过程中,返回舱的着陆姿态经常不理想,而加入气囊后降落伞-返回舱-气囊组合体相对于降落伞-返回舱组合体来讲着陆姿态更易受扰动,此时对囊舱组合体运动姿态的研究十分必要。为了研究风场对囊舱组合体运动姿态的影响,文章以带有自吸式气囊的回收系统作为研究对象,采用Hyperwork及LS_DYNA软件,对基于流固耦合方法气囊充气状态及囊舱组合体风场作用下的运动特性进行了分析,计算了不同工况下囊舱组合体的相对姿态,分析了可能影响囊舱组合体相对姿态的因素。结果表明,气囊内压与风速会对囊舱组合体的相对姿态产生不同程度的影响:风速越大气囊摆角越大;增加气囊内压会降低气囊的摆角,提高气囊的稳定性。

原子氧、紫外辐照对锦纶材料力学性能影响试验研究

航天器在低地球轨道运行期间,空间环境中的原子氧与紫外辐照均会对非金属材料的力学性能造成影响。文章以锦纶材料为研究对象,探讨锦纶材料2种缝制结构形式在原子氧与紫外辐照协同作用下的力学强度性能变化,试验结果表明:在紫外辐照作用下材料会发生明显的褪色;紫外辐照和原子氧均会降低锦纶材料的断裂强力;原子氧与紫外辐照协同作用对单层锦纶材料的力学性能破坏具有加强效果;紫外辐照对多层锦纶材料的穿透性弱;经向结构缝制试验件的力学性能表现更优。

锦纶材料空间环境适应性研究

为研究锦纶材料在长寿命在轨航天器中的环境适应性,提出了锦纶材料在空间环境使用的空间环境适应性评价指标,设计并实施了空间环境适应性评价试验。试验结果表明,锦纶材料在燃烧性能、逸出有害气体、真空质损和可凝挥发物、抗菌防霉、耐受交变温度、电离辐射中表现出友好的环境适应性。锦纶材料在受到空间环境中原子氧、紫外辐射作用时断裂强力明显下降,且原子氧与紫外辐照协同效果对锦纶材料的力学性能破坏具有加强效果。锦纶材料可作为空间舱内环境长期使用材料,在舱外环境使用时,需要特别考虑其力学特性受到原子氧、紫外辐照的影响。

伞衣优化设计对群伞系统气动特性的影响分析

发展群伞减速着陆系统是实现大载重航天器高效减速和无损着陆要求的关键。借助空气动力学理论对群伞系统中单具降落伞的气动性能进行仿真分析,以仿真结果做参考开展大型环帆伞构型优化设计。在仿真方法正确性和收敛性的基础上,以多种单伞构型条件下的群伞系统作为研究对象,重点研究群伞系统在伞衣充满状态时的气动阻力性能和姿态稳定性。通过对仿真结果进行流场分析和数据对比发现,开窗开缝设计既能够确保群伞系统具有良好的阻力特性,又能够维持群伞系统的工作稳定性,避免单伞之间由于受力而发生碰撞现象。

航天回收用降落伞材料强度验证方法

为了使地面材料试验能够尽可能地模拟降落伞真实工作状态,改进降落伞的设计验证方法,根据降落伞实际应用工况开展了降落伞常用织物材料在疲劳载荷、双轴拉伸载荷和垂直平面载荷作用下的试验研究,提出了织物受垂直平面载荷作用的载荷计算方法。研究结果表明:疲劳载荷降低了降落伞常用织物材料锦纶的断裂伸长率,使拉伸断裂功变小,降低了织物的动载载荷承受能力;在双轴拉伸载荷作用下,2种降落伞常用的锦纶平纹织物材料的拉伸强度未出现与单轴拉伸强度有明显差异的现象;在垂直平面载荷作用下,锦纶织物的断裂强力小于材料标称断裂强力,强度损失最高约16%,试验结果可应用于降落伞强度设计系数计算中,以指导产品设计。