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半刚性机械展开式再入飞行器气动特性研究

航天返回与遥感 2017年第2期38卷 1-9页

作者：包军张鹏尚明友张红英童明波南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094

半刚性机械展开式再入飞行器具有受整流罩包络约束小、运载效率高、减速效果好等优点,具有广泛的应用前景。文章基于计算流体力学方法进行了不同马赫数及迎角下飞行器的流场数值计算,分析其流场特性及气动力、气动力矩,结果表明:由于粘... 详细信息

半刚性机械展开式再入飞行器具有受整流罩包络约束小、运载效率高、减速效果好等优点,具有广泛的应用前景。文章基于计算流体力学方法进行了不同马赫数及迎角下飞行器的流场数值计算,分析其流场特性及气动力、气动力矩,结果表明:由于粘性作用,飞行器背部有较明显的涡产生。随着马赫数的增大,气流压缩性效应更加显著,涡的范围变小,超声速情况下弓形激波离物面距离减小;迎角增大导致飞行器前端面驻点位置变化,为保证驻点位置位于刚性头锥上,飞行器再入时的迎角范围应在±20°范围内。迎角为0°和180°时,阻力系数大,迎角在90°附近时,阻力系数最小;飞行器质心在对称轴上时,在0°~180°范围内存在3个俯仰力矩系数为0的点,其中0°和180°为静稳定点,另一个为静不稳定点。文章的研究结果对半刚性机械展开式再入飞行器的设计及分析有一定参考意义。

关键词：机械式展开计算流体力学气动特性航天返回

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半刚性机械展开式气动减速技术述评

航天返回与遥感 2016年第1期37卷 1-9页

作者：张鹏李旭东白良浩尚明友张红英侯向阳中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016

针对传统的再/进入航天器存在载荷运输能力有限、再/进入载荷环境恶劣、研制成本较高等问题,美国提出了一种区别于柔性充气式展开的半刚性机械展开式气动减速技术。文章详细分析了该技术的结构组成;通过与传统再/进入气动减速技术比较,... 详细信息

针对传统的再/进入航天器存在载荷运输能力有限、再/进入载荷环境恶劣、研制成本较高等问题,美国提出了一种区别于柔性充气式展开的半刚性机械展开式气动减速技术。文章详细分析了该技术的结构组成;通过与传统再/进入气动减速技术比较,总结了该技术的技术特点及关键技术,并介绍了其研究进展。通过分析可知,半刚性机械展开式气动减速技术以其独特的结构形式及柔性防热系统,使其具备受整流罩包络约束小、运载效率高、减速效果好、过载及热量密度峰值低以及自定位、自缓冲、模块化通用接口等优点,具有广泛的应用前景,可为拓宽中国可展开气动减速技术研究途径提供思路。

关键词：气动减速机械式展开柔性防热结构气动特征研究进展

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半刚性机械展开式气动减速技术机构特征研究

航天返回与遥感 2016年第5期37卷 37-48页

作者：张鹏尚明友李旭东白良浩侯向阳中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016

半刚性机械展开式气动减速技术作为可展开气动减速技术的一种,其气动面结构区别于柔性充气式展开技术的气囊结构,它主要是一个由辐条、连接杆、头锥及主体等部件构成的连杆机构系统。连杆机构系统是半刚性机械展开式气动减速技术重要组... 详细信息

半刚性机械展开式气动减速技术作为可展开气动减速技术的一种,其气动面结构区别于柔性充气式展开技术的气囊结构,它主要是一个由辐条、连接杆、头锥及主体等部件构成的连杆机构系统。连杆机构系统是半刚性机械展开式气动减速技术重要组成部分,对其开展特征研究是有效利用火箭整流罩空间、保证气动面构型稳定的基础。文章首先根据半刚性机械展开式气动减速技术结构特点及受力情况,建立了连杆机构几何模型和力学模型;然后采用数学解析法半定量分析和有限元法验证的手段,从几何参数、收拢包络、机构变形、系统刚度等方面对机构特征进行了分析与比较。通过研究,得出了最小收拢包络条件及最小变形条件;确定了变形最小、刚度最好、收拢包络最小的连杆机构状态;给出了连杆机构几何参数选择建议。文章研究内容及结论为进行半刚性机械展开式气动减速技术工程实施及机构优化设计提供了参考。

关键词：机械式展开机构特征几何参数收拢包络机构变形系统刚度航天器气动减速

半刚性机械展开式气动减速技术机构与热防护研究

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航天返回与遥感 2019年第6期40卷 1-10页

作者：张鹏苏南赵铄桂蜀旺毛科铸侯向阳中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 航天材料及工艺研究所北京100076

针对半刚性机械展开式气动减速技术特点,文章首先选取了八棱台气动外形,分析了考虑柔性面变形影响的气动环境特征,然后开展了连杆机构原理设计和柔性防热结构设计,最后进行了机构构型稳定性仿真分析、柔性防热材料风洞试验验证、柔性防... 详细信息

针对半刚性机械展开式气动减速技术特点,文章首先选取了八棱台气动外形,分析了考虑柔性面变形影响的气动环境特征,然后开展了连杆机构原理设计和柔性防热结构设计,最后进行了机构构型稳定性仿真分析、柔性防热材料风洞试验验证、柔性防热结构套装及气动面展开性能验证。研究显示:八棱台外形棱边处气动热整体上大于柔性面区域且在棱边靠近边缘处出现最大值;棱边处和柔性面区域的气动压力随径向距离变化不大且两处的气动压力水平相当,而气动剪力随径向距离变化明显且棱边处的气动剪力明显大于柔性面区域;整个连杆机构在气动力作用下不发生结构破坏和失稳,能够保证气动面构型稳定性;新研的柔性防热材料经风洞试验考核能够耐受规定的气动力热环境,并能保证气动面背温在机构正常使用范围内;经原理样机验证,机构运动性能及柔性防热结构可折叠性能良好。

关键词：机械式展开棱台式气动外形气动力热环境连杆机构构型稳定性柔性防热材料航天返回