新飞船试验船气囊着陆缓冲系统特性研究

缓冲气囊是继着陆腿及反推发动机之外,另一种行之有效的着陆缓冲装置。新一代载人飞船采用群伞加缓冲气囊的无损回收方案,实现了其重复使用的目的。文章对新飞船试验船缓冲气囊的选型及参数的确定原则进行了分析,介绍了气囊着陆缓冲系统的设计状态、工作程序以及缓冲过程的排气控制策略。通过建立地面试验装置和测量系统,对缓冲气囊的性能进行了验证。结果表明:具备主动排气控制的多气室组合式气囊着陆缓冲系统缓冲过载达到预期,无侧翻和明显反弹,着陆稳定性满足要求。试验船缓冲气囊的设计理念和设计方法可以为其它大载荷航天器和大载荷空投着陆缓冲气囊的设计提供依据和参考。

国外新一代飞船回收着陆系统设计综述

为开展大规模的商业航天活动并瞄准未来载人深空探测任务,美国加紧研制了以洛克希德·马丁公司的猎户座飞船、波音公司的星际航线飞船和星际探索公司的载人龙飞船为代表的新一代载人飞船,该类飞船均采用由多个降落伞组成的群伞系统进行着陆前减速、配置着陆缓冲气囊或倾斜飞船返回舱姿态实现低冲击着陆和无损回收,以达到飞船返回舱可重复使用并提升航天员着陆舒适度的目的。从工程应用角度出发,调研了国外新一代飞船回收着陆功能的方案设计、技术指标体系、产品参数和技术验证情况,从系统层面对其设计思想进行归纳总结,梳理出国外新一代载人飞船回收着陆功能的研制进展及发展趋势,以期为中国开展相关研制工作提供参考。

新一代载人飞船气动外形设计与优化

新一代载人飞船需要兼顾近地和月球探测任务,因此要求飞船返回舱具备以第二宇宙速度再入返回的能力。以满足第二宇宙速度再入返回为主要目标,开展新一代载人飞船返回舱气动外形优化设计:首先,梳理新一代载人飞船返回舱任务需求,开展返回舱外形初步选形分析;其次,结合工程计算和CFD软件数值模拟结果建立近似模型,通过多目标优化的方法最终完成返回舱气动外形的优化;最后,通过飞行试验完成对气动外形的有效验证。

新一代载人飞船逃逸系统设计与关键技术研究

新一代载人飞船发射逃逸系统用于航天员进舱直至入轨船箭分离期间发生紧急故障将航天员带离危险区域。面向载人月球探测和近地空间站任务,采用MBSE方法系统分析了新飞船发射逃逸系统任务需求和特点,研究确定了逃逸模式和逃逸系统设计,对弹道与控制、结构与分离、气动、动力、供电与信息等开展了专项技术研究,识别出逃逸技术难点并提出了解决方法,对关键技术攻关进展进行了总结,并将在后续研制中进行充分的考核验证,确保在正式飞行任务中稳定可靠工作,以进一步提升载人飞行任务的安全性。

新一代载人飞船可重复使用技术体系研究

针对空间站大规模空间应用和载人深空探测计划中天地往返运输成本高昂这一主要制约因素,在中国新一代载人飞船的研制过程中,为降低运行成本、提升经济效益,按照具备重复使用能力开展相关设计。首先提出了新一代载人飞船可重复使用模式的构想,对航天器重复使用的技术难点进行了分析,并从可重复使用条件设计、产品可重复使用性能设计、可重复使用维修保障性设计和自主健康检测及诊断设计4个维度给出了解决问题的技术途径,从而形成了新一代载人飞船可重复使用技术体系。本研究明确了新一代载人飞船可重复使用技术路线和实现方向,可用于指导开展未来可重复使用航天器研制,为大规模开发太空奠定基础。

中国新一代载人飞船返回舱热控设计优化研究

文章针对新一代载人飞船返回舱再入过程气动热环境和返回舱传热特性,建立了气动热环境下返回舱动态耦合传热集总参数模型,能够描述返回舱防热层内侧蜂窝板、舱体、设备和舱内空气间的导热、对流及辐射动态耦合换热过程。文章应用该模型对典型新一代载人飞船返回舱气动热环境下的传热特性进行了分析,提出了防热烧蚀层内侧铝蜂窝板表面包覆多层隔热材料、增强舱外设备与返回舱壁热耦合、降低设备表面红外发射率等返回舱热控优化设计措施。热控优化措施应用于中国新一代载人飞船试验船,并通过首次在轨飞行验证,在近第二宇宙速度返回气动热环境下,返回舱结构、空气、设备等各项温度指标均满足指标要求,验证了返回舱热控设计的合理性。研究结果可为返回式航天器热控系统设计提供参考。

新一代载人飞船试验船回收着陆系统产品保证工作实践

针对新一代载人飞船试验船回收着陆系统新技术多、产品组成复杂的技术特点,和一步正样管理、研制周期短的难点,在研制期间全面实施了产品保证工作。充分借鉴已有经验,以确保质量和可靠性为前提,以群伞气动减速和大载重无损着陆缓冲等新技术攻关为重点,构建基于时间、要素和程序3个维度的产品保证模型,将产品保证工作融入流程并纳入计划管理。按照"重点集中攻关,验证合理简化,研制阶段并行"的思路开展工作,高度关注分系统设计、生产、验证、总装等重要环节,通过技术风险识别与控制、产品差异化过程管理、关键生产过程加严管控、空投试验重点保证,确保返回舱安全返回、任务成功。对全新研制模式下回收着陆系统产品保证的实施策略和实践经验进行了探讨,可为其他回收着陆系统产品保证工作提供一定的参考。

新视野号飞船启程探访冥王星和柯伊伯带

新视野号飞船（New Horizon Spacecraft，也译作新地平线号飞船）于2006年1月19日在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，预计2015年7月飞近冥王星探访，接着对柯伊伯带天体（Kuiper belt object，KBO）进行历时五年的探访。由于这些天体离地球很遥远，即使要发现它们都很困难，因此至今对它们仍不很了解。新视野号飞船远航开拓太空探测的新前沿，将揭示太阳系深空天体的秘密，有助于了解太阳系的形成和演化。

新一代载人飞船卫生区功能性空间优化设计研究

目的开展中国新一代载人飞船卫生区的空间优化研究,探索功能性空间优化设计方法,提高载人飞船空间利用效率,同时提升航天员的舒适性体验。方法以中国空间站卫生区的功能和结构为依据,探讨中国新一代载人飞船卫生区功能组件的构成;依据航天员在微重力状态下使用卫生区的动作与姿态,建立卫生区空间布置的初步概念;根据卫生区的舱壁布局、微重力下航天员视野区域及最佳操作空间分析,开展相关功能组件建模,基于卫生区的人机交互节点,利用JACK软件进行仿真分析与评估,结合评估结果改进设计方案,并通过追踪航天员活动轨迹产生的包络体完成卫生区的空间优化。结论通过对比中国新一代载人飞船卫生区优化前后设计方案的舒适性、可操作性和空间尺寸,验证了功能性空间优化设计方法的有效性和可靠性,为载人航天器舒适性与集成化设计提供了参考。

新一代多用途载人飞船概念研究

在"神舟"载人飞船进入成熟稳定期后,中国有必要尽早启动新一代多用途载人飞船的论证和研制。本文对国外新一代载人飞船的技术方案特点、新的设计理念及发展现状进行了分析,从适应多任务、降低运营成本、钝头体气动外形、更高安全可靠性以及新型轻质材料使用等多个方面总结了国外新一代载人飞船的技术发展趋势。初步分析了中国发展新一代载人飞船的近地轨道、载人登月、载人登小行星、载人登火星等任务需求,基本确定了新一代飞船的总体性能参数,并在此基础上梳理了新一代载人飞船技术途径,初步提出了两种方案设想,为中国新一代载人飞船的研制提供参考。

我国新一代载人飞船及其研制进展

载人天地往返运输能力体现了一个国家自由进出空间的水平.目前美国、俄罗斯等国都在加紧研制新一代载人飞船,实现载人天地往返运输飞行器更新换代.为满足载人航天后续发展需求,我国也在积极开展新一代载人飞船研制.新一代载人飞船采用模块化设计思想,可兼顾近地空间站运营、载人月球探测、载人及货物运输等多任务需求.飞船将采用一系列先进技术,全面提升整体技术水平,并采用可重复使用设计,有效降低研制成本.本文对其研制需求、初步方案、技术特点,以及目前研制进展及后续工作进行了介绍.

载人飞船主伞包出舱动力学

中国新一代载人飞船试验船的气动减速系统由2具减速伞和3具主伞组成,减速伞在实现第1阶段减速后分离并将主伞包从飞船中拉出。主伞包出舱作为降落伞系统的一个重要工作环节,一直是回收着陆系统的关键技术和设计难点之一,由于这一瞬时高动态过程涉及吊带、伞包和舱盖等多体接触和受力耦合作用,因此采用基于简化动力学模型的理论计算方法难以准确描述该过程。该文提出了一种基于有限元模型的气动-动力学耦合分析方法,建立了主伞包出舱动力学模型,运用气动力载荷动态匹配控制方法实现了降落伞由气动载荷向动力学模型的精确传递,通过对初始速度、防热层拉力和舱盖质量等影响主伞包出舱的因素进行全面分析对比,获得了主伞包出舱过程的载荷、速度和过载等动力学特性,直观且逼真地描述了主伞包出舱的动态过程。该方法有效指导了新一代载人飞船试验船回收系统方案的设计,为后续的正式飞行任务提供了理论支持。

新一代载人飞船首飞试验船项目管理创新实践

分析在航天强国时代背景下航天预研领域市场竞争的发展趋势,识别航天系统创新项目的新特征和新要求,运用系统工程方法探究航天系统创新项目管理的新规律。从权变理论、精细化质量管理和风险预示控制方面提出系统创新项目管理新方法。从状态、质量、进度、资源和风险角度,建立基于项目结构和综合计划双因素的二维动态权变项目管理模型,并在新一代载人飞船首飞试验船的研制和飞行全过程进行成功实践。

冥王星之旅

科学家们最终决定要向冥王星和库珀带(KuiperBelt)发射探测飞船,那是太阳系中唯一还没有被人类勘查过的地方。而那里可能蕴藏着有关外太阳系形成的极其重要的线索。探测冥王星和库珀带就相当于对外太阳系的历史进行一次考古发掘,研究人员可望从中获得极有价值的发现。

载人飞船型谱发展研究

我国"神舟"飞船已成功执行了十次飞行任务,从"神舟十号"开始转入应用性飞行,标志着我国已建成了功能完备的近地轨道载人天地往返运输系统."神舟"载人飞船以三舱构型为基本型,通过逐步补充和完善功能,已形成了天地往返飞船、出舱活动飞船和交会对接飞船3种型谱,具备执行近地轨道空间站天地往返运输任务,也可根据需要开展出舱活动等近地轨道载人飞行的其他任务.未来载人航天发展必须向超越近地轨道,向更远的深空目标探索,因此有必要尽快研制更安全、更可靠、能适应近地和深空多任务的新一代载人飞船.