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攻角效应对降落伞拉直过程影响的仿真模拟

清华大学学报（自然科学版） 2023年第3期63卷 311-321页

作者：王广兴房冠辉李健刘涛何青松贾贺北京空间机电研究所北京100094 中国航天科技集团有限公司、航天进入减速与着陆技术实验室北京100094

降落伞的弹射拉直过程是降落伞工作的第一个关键动作,能为后续降落伞顺利充气创造条件。降落伞的弹射拉直过程一般处于飞行器尾流区域,尾流特性对该过程具有重要影响。开伞时飞行器的高度、 Mach数、攻角等均会对飞行器尾流造成影响,其... 详细信息

降落伞的弹射拉直过程是降落伞工作的第一个关键动作,能为后续降落伞顺利充气创造条件。降落伞的弹射拉直过程一般处于飞行器尾流区域,尾流特性对该过程具有重要影响。开伞时飞行器的高度、 Mach数、攻角等均会对飞行器尾流造成影响,其中开伞时飞行器攻角是降落伞设计中的一个重要考虑因素。该文采用三维非定常Reynolds平均N-S(unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes,URANS)方程耦合六自由度(six degrees of freedom,6DoF)运动方程的方法,针对攻角效应对降落伞弹射拉直过程影响进行了研究。结果表明:攻角效应会显著改变飞行器尾流特性,与0°攻角相比,非0°攻角返回舱尾流呈现非对称流动特征,进而导致尾流方向与弹射初始速度方向不一致;非对称尾流会对分离体轨迹和姿态产生较大影响;攻角效应会导致分离体与尾流相对位置改变,从而影响拉直过程时间,即随着开伞攻角增加,弹射拉直时间减少。该方法和结论对于降落伞系统设计具有重要的参考价值。

关键词：攻角效应尾流超声速降落伞弹射拉直仿真

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火星着陆探测降落伞减速技术途径

南京航空航天大学学报 2016年第4期48卷 469-473页

作者：房冠辉吕智慧李健戈嗣诚北京空间机电研究所北京100094

火星有着与地球相似的自然环境,是深空探测的重要内容。降落伞减速是火星着陆探测的关键环节,但火星大气环境和地球差异很大,使火星降落伞减速着陆过程具有超声速和低动压的特点。选择较优的降落伞减速技术途径,可以降低任务资源消耗,... 详细信息

火星有着与地球相似的自然环境,是深空探测的重要内容。降落伞减速是火星着陆探测的关键环节,但火星大气环境和地球差异很大,使火星降落伞减速着陆过程具有超声速和低动压的特点。选择较优的降落伞减速技术途径,可以降低任务资源消耗,以提高探测器进入减速着陆过程的可靠性。针对火星着陆探测中的关键环节,本文首先对美国航空航天局和欧洲太空局的火星着陆探测任务进行了介绍,然后在此基础上总结了火星降落伞设计的技术特点,最后根据中国首次火星探测的任务要求,对降落伞减速方案几个重点环节进行了研究分析。

关键词：火星降落伞减速技术途径

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航天器增阻离轨技术发展概述及前景展望

航天器工程 2020年第1期29卷 61-69页

作者：王立武鲁媛媛房冠辉戈嗣诚北京空间机电研究所

在介绍增阻离轨技术的基础上,分析了国外开展的薄膜轨道衰降装置(GOLD)、阻力帆离轨装置(DSDD)、充气式离轨装置(IDOD)、任务后气动离轨系统(Aeoldos)、气动离轨减速系统(IDEAS)等典型项目的研制情况;总结了增阻离轨技术的方案特点,提... 详细信息

在介绍增阻离轨技术的基础上,分析了国外开展的薄膜轨道衰降装置(GOLD)、阻力帆离轨装置(DSDD)、充气式离轨装置(IDOD)、任务后气动离轨系统(Aeoldos)、气动离轨减速系统(IDEAS)等典型项目的研制情况;总结了增阻离轨技术的方案特点,提出针对质量1000 kg以上的大卫星,研究充气式增阻离轨技术的必要性;介绍了外形设计及优化、结构材料、折叠包装与可控展开等关键技术,并对该技术在空间碎片主动清除、大型空间平台有控再入等方面的应用前景及设想进行了介绍,可为发展增阻离轨技术提供参考。

关键词：增阻离轨技术任务后航天器近地轨道空间碎片清除

基于内嵌虚拟键模型的松质骨微损伤的数值模拟和分析

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基于内嵌虚拟键模型的松质骨微损伤的数值模拟和分析

北京力学会第14届学术年会

作者：房冠辉季葆华清华大学航天航空学院工程力学系固体力学所清华大学航天航空学院工程力学系生物力学所

简介:鉴于对骨重建和骨结构完整性的重要影响,松质骨的微断裂和微损伤在近些年越来越吸引人们的注意力。然而就目前而言,松质骨微损伤的萌生和扩展仍然没有被很好的理解。

关键词：松质骨微损伤行为内嵌虚拟键模型数值模拟

来源： cnki会议评论

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火星降落伞无限质量开伞强度模拟试验方法

应用力学学报 2023年第5期40卷 1017-1024页

作者：房冠辉张亚婧李健贾贺张兴宇北京空间机电研究所北京100094 中国航天科技集团有限公司航天进入、减速与着陆技术实验室北京100094

由于环境的差异性,在地球条件下进行火星降落伞的强度验证难度较大,需要在低动压条件下模拟无限质量开伞过程。为有效模拟火星降落伞开伞工作条件,本研究开展了相关试验技术研究,提出了空投试验方法可以作为火星无限质量开伞强度验证的... 详细信息

由于环境的差异性,在地球条件下进行火星降落伞的强度验证难度较大,需要在低动压条件下模拟无限质量开伞过程。为有效模拟火星降落伞开伞工作条件,本研究开展了相关试验技术研究,提出了空投试验方法可以作为火星无限质量开伞强度验证的有效手段。研究分析了试验模型质量对无限质量开伞过程的影响,明确了试验模型的质量规模,通过弹道打靶仿真分析对开伞条件偏差进行了研究,并提出了准确控制方法。基于本研究的空投试验方案成功实施了8次火星降落伞强度验证,获得的试验数据为我国火星天问一号降落伞强度评估提供了充分有力的支撑,试验的成功实施表明空投试验技术能够作为火星无限质量开伞强度验证方法。

关键词：降落伞无限质量强度空投试验

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带囊返回舱垂直着水冲击特性研究

载人航天 2022年第4期28卷 510-516页

作者：武士轻竺梅芳房冠辉雷江利李博北京空间机电研究所北京100094 中国航天科技集团有限公司航天进入、减速与着陆技术实验室北京100094

针对带囊返回舱着水冲击过程不明晰的现状,结合构建的舱-囊-水-空气四者耦合的力学模型,进行了返回舱过载、速度、位移、气囊囊压等特征参数及水体变形情况的研究,量化了典型工况下返回舱着水冲击过程,并与带囊着陆、无囊着水工况进行... 详细信息

针对带囊返回舱着水冲击过程不明晰的现状,结合构建的舱-囊-水-空气四者耦合的力学模型,进行了返回舱过载、速度、位移、气囊囊压等特征参数及水体变形情况的研究,量化了典型工况下返回舱着水冲击过程,并与带囊着陆、无囊着水工况进行了对比分析。研究表明:在垂直着水过程中,气囊、舱与水接连冲击导致出现2次过载,且最大过载出现在舱体与水的相互作用时;随着初始着水速度的增大,舱体过载峰值逐渐增大,过载峰值出现时间逐渐提前,均为舱体与水的接触冲击导致;与带囊着陆相比,返回舱带囊垂直着水过载峰值超过了着陆工况;与无囊着水相比,气囊对降低返回舱过载峰值效果不明显。研究可为海上回收系统方案的优化及乘员设备安全性设计提供技术支撑。

关键词：海上回收带囊着水垂直着水特征参数

面向航天回收装备的大变形柔性传感器研究与应用(一)——曲率传感器

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航天返回与遥感 2023年第1期44卷 50-58页

作者：刘浩刘国栋李爽贾贺房冠辉冯瑞苏业旺中国科学院力学研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 北京空间机电研究所北京100094 中国航天科技集团有限公司航天进入、减速与着陆技术实验室北京100094

以降落伞和着陆缓冲气囊等为代表的部分航空航天装备具有柔性和大变形的特征,工作过程中可能在短时间内形状变化剧烈且不完全规则,这些装备能否正常运行决定着整个任务的成败,因此对其服役状态下应变、曲率、气动外形等参数进行实时监... 详细信息

以降落伞和着陆缓冲气囊等为代表的部分航空航天装备具有柔性和大变形的特征,工作过程中可能在短时间内形状变化剧烈且不完全规则,这些装备能否正常运行决定着整个任务的成败,因此对其服役状态下应变、曲率、气动外形等参数进行实时监测至关重要。文章面向具有柔性和大变形特征的航天着陆装备,研究大变形柔性曲率传感器(简称曲率传感器)的设计和性能,该曲率传感器量程达到了0.17mm–1并在测量过程中保持了优异的线性度(拟合优度>0.999)。文章还进一步探索了传感器在航天着陆系统上的集成方案与示范应用,通过对缓冲着陆气囊不同特征点的曲率进行监测,有效地对其整体轮廓进行表征,准确记录装备的充气、漏气和冲击变形状态信息,对航空航天装备的结构设计优化与实时控制具有重要意义。

关键词：柔性大变形曲率传感器航空航天

天问一号火星探测器伞系减速分系统设计与验证

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中国科学：技术科学 2022年第2期52卷 264-277页

作者：李健房冠辉吕智慧鲁媛媛王文强周传霞刘欢黄伟董捷王闯北京空间机电研究所北京100094 航天科技集团航天进入减速与着陆技术重点实验室北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

火星探测器伞系减速的主要特点包括火星特殊的环境、特殊的任务需求以及特殊的开伞条件.天问一号伞系减速分系统采用了直接弹伞的一级减速方案、超音速锯齿形盘缝带伞、低冲击高速弹伞筒,以及被动分离的轻型多功能筒盖等技术方案,以流... 详细信息

火星探测器伞系减速的主要特点包括火星特殊的环境、特殊的任务需求以及特殊的开伞条件.天问一号伞系减速分系统采用了直接弹伞的一级减速方案、超音速锯齿形盘缝带伞、低冲击高速弹伞筒,以及被动分离的轻型多功能筒盖等技术方案,以流固耦合仿真为代表的多项仿真、以重载直升机空投试验、火箭平台的高空开伞试验为代表的大量的研制试验,对减速方案进行了充分有效的验证.2021年5月15日,天问一号火星探测器成功着陆火星,伞系减速分系统各项飞行数据与预期相符.

关键词：天问一号降落伞减速火星

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降落伞超声速低动压高空开伞试验

航天返回与遥感 2020年第3期41卷 1-9页

作者：王立武房冠辉李健戈嗣诚张兴宇北京空间机电研究所北京100094 中国航天科技集团有限公司航天进入减速与着陆技术实验室北京100094

降落伞的气动减速作为探测器着陆火星的关键减速环节之一,对整个火星探测任务有着十分重要作用。由于火星大气密度只有地球大气密度的1%,降落伞需要在超声速、低动压状态下开伞,因此具有较大的技术难度。为了验证及获得降落伞减速系统... 详细信息

降落伞的气动减速作为探测器着陆火星的关键减速环节之一,对整个火星探测任务有着十分重要作用。由于火星大气密度只有地球大气密度的1%,降落伞需要在超声速、低动压状态下开伞,因此具有较大的技术难度。为了验证及获得降落伞减速系统在火星大气环境下的工作特性,确保降落伞减速系统在火星环境下正常工作,在地球环境下开展超声速低动压试验是非常必要的。文章针对中国火星探测降落伞减速系统的特点,提出了高空开伞试验需求,对探空火箭与高空气球两种试验技术途径的优缺点进行了分析,给出了探空火箭的高空开伞试验方法。该试验获得了丰富的数据,不仅为火星探测任务提供了强有力的支撑,而且对后续其他任务的超声速低动压试验提供了有益参考。

关键词：降落伞火星着陆超声速低动压深空探测