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。

反推发动机布局对返回舱着陆姿态的影响分析

针对反推发动机由倾斜安装方式更改为垂直安装方式的布局形式变化,进行了初步的理论分析,而后通过编程计算,详细分析了两种布局形式下返回舱着陆速度、着陆姿态的变化情况,计算结果可为发动机的布局设计提供一定参考。

Monte Carlo simulation of stage separation dynamics of a multistage launch vehicle

This paper provides the formulation used for studing the cold and hot separating stages of a multistage launch vehicle. Monte Carlo simulation is employed to account for the off nominal design parameters of the bodies undergoing separation to evaluate the risk of failure for the separation event. All disturbances, effect of dynamic unbalance, residual thrust, separation disturbance caused by the separation mechanism and misalignment in cold and hot separation are analyzed to find out nonoccurrence of collision between the separation bodies. The results indicate that the current design satisfies the separation requirements.

反推发动机失效模式对返回舱着陆姿态的影响分析

以稳定下降阶段的降落伞-返回舱系统的动力学模型为基础,针对反推发动机不同的失效模式,建立了4种返回舱反推力模型,通过计算获知了4种返回舱着陆角和速度的变化情况,计算结果可为反推发动机失效情况下被动缓冲装置的设计输入提供参考,同时也可为返回舱着陆安全性评估和制定故障预案提供一定的参考。

多级运载火箭动态级间分离的Monte Carlo仿真

提出了研究多级运载火箭级间冷、热分离的计算公式.利用Monte Carlo仿真,考虑箭体分离时,采用远离正常设计值的参数去评估分离失败的风险.分析了各种扰动,如动态不平衡,剩余推力,分离机构引起的分离扰动,以及冷、热分离未对准的影响,得到分离箭体不会发生碰撞的条件.结果表明,当前设计满足分离要求.

反推火箭燃烧产物空间羽流场污染分析

卫星与火箭之间的分离通常由安装在箭体四周的反推火箭提供可靠分离能源。在反推火箭工作过程中固体推进剂燃烧产生高温高压燃气由反推火箭喷管出口喷出从而产生星箭分离作用力,但反推火箭喷管出口喷出的高温高压燃气在真空环境中会由高密度连续介质燃气流逐渐变化到具有极低密度的稀薄气体自由分子流,形成一个相当大范围的燃气混合物羽流污染影响区,会对卫星表面洁净度产生不良影响。若在反推火箭产品类型确定的前提下,哪些因素对反推火箭羽流污染影响区域存在影响,通过对反推火箭燃烧产物的空间羽流场进行分析和数值计算,定量获取了反推火箭的安装位置与安装角度这两种因素对箭上特定区域燃气混合物羽流污染的对应关系,为后续星箭分离设计中反推火箭安装设计提供参考。

反推火箭口盖的可靠性设计及试验研究

为了增大飞行器速度,改善总体性能,提高运载能力,发动机完成任务后需要和头部分离以减小负载,需要反推火箭产生一个同火箭运动方向相反的力使分离顺利完成[1]。反推火箭安装于尾舱中,尾舱和发动机整体分离,在舱段分离之前,反推火箭的口盖需首先完成与尾舱分离。分离过程环境复杂、条件恶劣,所以需提高分离时的可靠性和精确性。本文针对反推火箭口盖分离的情况,设计了一种可靠的分离方案,并对其进行了最优化分析。通过分离状态的模拟仿真和地面分离试验,结合试验后口盖的破坏情况及分离状态,完成了反推火箭口盖的可靠性分析,为结构可靠性设计积累了数据。