喷流控制飞行器气动参数辨识方法研究

研究了喷流控制飞行器的气动建模与参数估计方法,以某飞船返回舱飞行试验为例,通过辨识得到了返回舱再入过程中的气动导数、喷流力矩放大系数等重要气动参数。该方法是研究喷流干扰效应的一种有效途径,辨识结果有助于提高返回舱姿态控制的准确度。

飞船返回舱再入稀薄流域配平特性研究

飞船返回舱一般采用横偏质心位置的方法来提供再入配平攻角和实现飞行轨迹机动控制所需的配平升阻比,准确预测配平攻角随再入高度的变化对控制系统以及返回舱落点精度都非常重要。中国载人飞船返回舱再入稀薄流域配平攻角地面试验、理论计算和实际飞行中有较大差异,如何分析评估将直接影响到其它深空探测返回器的气动设计。文章采用工程和数值方法,在对原有风洞试验数据和理论计算数据整理分析的基础上,结合"阿波罗"返回舱的部分试验结果和计算研究结果以及"联盟号"飞船返回舱的计算结果,给出了配平攻角沿再入轨道变化的基本规律,分析了质心位置、壁面反射模型、马赫数、高温真实气体效应等影响返回舱再入配平特性的主要因素,可以对未来近似外形的试验和计算研究提供参考。

载人飞船利用返回舱反推发动机制动缓冲方案参数初步分析

随着深空探测任务的发展,载人飞船规模不断加大,返回舱再入返回的质量越来越大,主要依靠降落伞方式减速的难度也随之增大。分析国外在研载人飞船研制特点,特别是国外载人飞船配置反推发动机的可行性,提出利用反推发动机实现制动着陆的方案设想,重点是反推发动机点火高度、反推前返回舱下落姿态,以及反推发动机安装位置等对发动机推力、工作时间等参数分析。

月地高速再入返回器气动辨识数据偏差分析

飞行试验是获取返回器在真实飞行条件下气动力参数的重要途径,气动辨识结果对于评估理论计算和风洞实验气动数据,改进气动设计具有重要意义。月地高速再入气动环境复杂,气动力预测困难,结果具有很大不确定性,因此给出气动辨识结果的偏差是十分必要的。本文针对月地高速再入飞行试验,发展了返回器气动力参数辨识方法,并利用返回器飞行试验数据提取到了关键气动力参数。研究了返回器气动辨识数据偏差分析技术,剖析了各误差因素产生的气动偏差,并分析了产生气动参数辨识偏差的主要因素。在此基础上利用蒙特卡洛分析方法,计算得到了所有误差综合影响条件下返回器气动辨识结果的偏差区间。结果表明,大气密度、加速度、姿态角、高度、速度等参数的测量误差是产生辨识偏差的主要因素,全程配平迎角的估计结果精度很高,高空稀薄大气段气动力系数和升阻比等参数偏差较大,利用修正克拉马-罗界作为准则计算俯仰力矩导数和喷流推力辨识偏差是可行的。本文获取的月地高速再入返回器气动辨识偏差结果,可以为返回器设计分析提供依据。

飞船舱-伞系统稳降阶段动力学模型的建立

建立一种思路清晰、求解方便易行的降落伞-返回舱系统的动力学模型是研究降落伞-返回舱系统动力学特性的基础。文章从一般刚体动力学方程入手,结合刚体的运动学方程,建立了稳降及着陆阶段舱-伞系统的动力学模型,并与空投试验的一些测试曲线进行对比,证明了本模型的正确性和有效性。

多用途飞船返回舱虚拟振动试验研究

利用虚拟振动试验软件系统、多用途飞船返回舱的有限元模型和"神舟一号"返回舱的历史试验数据,对多用途飞船返回舱进行虚拟正弦和随机振动试验,考核了返回舱经受动力学环境的能力,研究发现设计方案在一阶共振区响应过大,存在较大的设计缺陷,经过多次迭代优化设计后的模型满足设计要求。研究结果为多用途飞船返回舱的设计和优化提供了依据。

多用途飞船缩比返回舱创新研制管理模式探索

为验证新一代载人飞船返回舱新气动构型、可重复使用等关键技术,研制多用途飞船缩比返回舱,并开展关键技术在轨演示验证飞行试验,探索并实践预研成果与型号相结合的创新研制管理模式,采用一步飞行产品投产,按照方案阶段和飞行演示阶段规划研制流程,对照卫星和飞船等航天器开展全生命周期计划管理和关键节点调度,制定适应性产品保证体系,实施产品分类质量管控,圆满完成项目研制和飞行任务实施,达到了预期试验目的。该项目研制实现了预研项目与型号研制的有机结合,拓展了研发范畴,为提升研发成果探索了新路径。