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开“窗”结构对环帆伞稳态气动性能的影响

航天返回与遥感 2022年第1期43卷 1-11页

作者：包文龙贾贺薛晓鹏王奇黄雪姣高树义荣伟吴壮志北京空间机电研究所北京100094 南京航空航天大学航空学院南京210016 中南大学航空航天学院长沙410083 北京航空航天大学计算机学院北京100191

增大伞衣透气性有利于提高降落伞的稳定性,相关研究日益受到重视。文章基于计算流体力学方法对不同透气性下的环帆伞流场开展数值计算,在伞衣构型设计不变的前提下,分别针对位置和数量开展开“窗”结构对环帆伞稳态性能影响的研究。结... 详细信息

增大伞衣透气性有利于提高降落伞的稳定性,相关研究日益受到重视。文章基于计算流体力学方法对不同透气性下的环帆伞流场开展数值计算,在伞衣构型设计不变的前提下,分别针对位置和数量开展开“窗”结构对环帆伞稳态性能影响的研究。结果表明:开“窗”数量相同时,位置越靠近伞衣底部,阻力系数受影响越小,越不利于提高静稳定性;开“窗”位置相同时,数量增加,阻力系数下降趋势减弱,静稳定性基本不变。上述结果可为环帆伞的设计改进提供参考。

关键词：环帆伞透气性稳态性能开“窗”结构数值模拟航天返回

降落伞空投试验多模式开伞控制系统设计与实现

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航天返回与遥感 2022年第4期43卷 46-56页

作者：黎光宇刘海烨乔茂永李春刘靖雷李健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

开伞动压是考核降落伞强度的重要设计指标,为了在空投试验中进行降落伞性能的考核,设计了具备动压测量判断和时间控制两种模式的降落伞开伞控制系统,系统采用了动压测量控制方法和基于蒙特卡洛的时间控制相结合的冗余控制方法。通过计... 详细信息

开伞动压是考核降落伞强度的重要设计指标,为了在空投试验中进行降落伞性能的考核,设计了具备动压测量判断和时间控制两种模式的降落伞开伞控制系统,系统采用了动压测量控制方法和基于蒙特卡洛的时间控制相结合的冗余控制方法。通过计算分析和相关空投试验验证,动压测量控制方法与时间控制方法相比,开伞动压控制精度由±90Pa提高到±25Pa;基于蒙特卡洛方法的开伞时间控制能够有20%的概率使开伞时刻的动压达到开伞目标动压值。通过该系统的应用使降落伞开伞时动压尽可能接近考核目标动压,实现了降落伞开伞动压精确控制,达到了准确考核降落伞性能、验证降落伞设计裕度的目的,提高了空投试验中降落伞开伞条件控制的准确度,为后续相关试验提供了一种技术思路。

关键词：开伞控制大气测量数据动压空投试验航天返回

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几何形状对十字伞充气和滑翔性能的影响

航天返回与遥感 2022年第5期43卷 48-58页

作者：黄云尧武士轻张扬南京航空航天大学航天学院南京210016 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

为了研究几何形状对十字伞充气和滑翔性能的影响,文章采用LS-DYNA软件中的结构化任意拉格朗日-欧拉(S-ALE)流固耦合求解器,利用数值仿真对5种不同几何形状的十字伞进行了动态开伞过程模拟,得到了十字伞展开过程中不同时刻的伞衣形状,并... 详细信息

为了研究几何形状对十字伞充气和滑翔性能的影响,文章采用LS-DYNA软件中的结构化任意拉格朗日-欧拉(S-ALE)流固耦合求解器,利用数值仿真对5种不同几何形状的十字伞进行了动态开伞过程模拟,得到了十字伞展开过程中不同时刻的伞衣形状,并对不同伞型的充气性能进行了对比分析。此外,对充气稳定后的十字伞,通过在其伞绳端施加恒定载荷使其具备滑翔能力,并对比分析了5种伞型的滑翔性能。数值结果表明,异形结构对十字伞的充气性能影响较大,但对滑翔性能的影响因伞型而异,十字伞的长宽比对充气和滑翔性均具有较大影响。

关键词：充气性能滑翔性能十字伞流固耦合航天返回

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基于BP神经网络的降落伞气动力参数辨识

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 19-28页

作者：昌飞贾贺北京空间机电研究所北京100094 南京航空航天大学航空学院南京210016

针对降落伞回收系统动力学仿真中的气动力参数不能直接测量的问题,建立了降落伞系统稳定下降阶段的六自由度动力学方程和运动学方程,确定了气动力的形式以及待辨识参数。在此基础上采用了两种基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网... 详细信息

针对降落伞回收系统动力学仿真中的气动力参数不能直接测量的问题,建立了降落伞系统稳定下降阶段的六自由度动力学方程和运动学方程,确定了气动力的形式以及待辨识参数。在此基础上采用了两种基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的气动力参数辨识方案,使用飞行状态数据训练神经网络直至收敛,得到待辨识的气动力参数模型。通过仿真算例验证了两种辨识方案的有效性和辨识模型的正确性,分别得到气动力参数辨识结果,并计算了性能评价指标。根据仿真结果从收敛速度、辨识精度等方面分析了两种辨识方案的效果,结果显示:两种辨识方案预测结果与预期结果均吻合较好,但是双BP神经网络方法更具有优势。结果证明BP神经网络方法对未来工程中的空投试验数据辨识具有潜在应用价值。

关键词：降落伞稳定下降阶段参数辨识 BP神经网络航天返回

基于FPGA的高性能回收控制器的设计与实现

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航天返回与遥感 2022年第4期43卷 57-66页

作者：刘海烨黎光宇乔茂永刘靖雷裴晓燕闫云龙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

针对中国新一代载人飞船对回收着陆系统的高可靠、高实时、不可逆、一次成功等要求,为了使回收分系统控制单元在复杂控制模式下高精确完成弹减速伞、弹主伞、抛防热大底、着陆缓冲控制等相关的动作,设计了以现场可编程门阵列(Field Prog... 详细信息

针对中国新一代载人飞船对回收着陆系统的高可靠、高实时、不可逆、一次成功等要求,为了使回收分系统控制单元在复杂控制模式下高精确完成弹减速伞、弹主伞、抛防热大底、着陆缓冲控制等相关的动作,设计了以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为核心处理器装置的控制单元,实现了对航天器的现有减速与缓冲装置的可靠、精确地控制。该控制器采用三模冗余(Three Mode Redundancy,TMR)控制策略,程序上采取了复杂状态机等并行执行的控制逻辑,系统上采取了3个分时启动电路,输出上采取了具有自反馈校正的同步校验信号系统。在满足产品上电浪涌电流的同时,以三取二方式有效的输出规定脉宽时序的指令信号,满足了后一级执行机构的动作需求。实物产品飞行试验验证结果显示,回收控制器启动特性、指令时间、响应性能均满足航天器现有减速与缓冲装置要求,可为同类型其他设计提供一定的借鉴和参考。

关键词：现场可编程门阵列回收控制器三模冗余分时启动电路同步校验信号航天返回

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中国新一代载人飞船返回舱热控设计优化研究

航天返回与遥感 2021年第4期42卷 10-21页

作者：孟繁孔陈灵王帅来霄毅刘炳清赵亮范含林北京空间飞行器总体设计部北京100094 空间热控技术北京市重点实验室北京100094 上海宇航系统工程研究所上海201109

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... 详细信息

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。

关键词：新一代载人飞船返回舱气动热热控热防护航天返回

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基于翼伞回收助推器的遥控遥测系统设计

航天返回与遥感 2021年第1期42卷 65-73页

作者：焦猛王立武滕海山李春张红帅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 贵州航天林泉电机有限公司贵阳550000

遥控遥测系统是翼伞回收助推器的重要组成部分,翼伞定点回收必须在回收过程中实时掌握助推器的各类遥测参数,通过遥测参数判定翼伞的飞行状态是否健康,一旦出现偏航可以通过遥控手段实时调整飞行姿态。文章介绍了一种能够实现实时采集... 详细信息

遥控遥测系统是翼伞回收助推器的重要组成部分,翼伞定点回收必须在回收过程中实时掌握助推器的各类遥测参数,通过遥测参数判定翼伞的飞行状态是否健康,一旦出现偏航可以通过遥控手段实时调整飞行姿态。文章介绍了一种能够实现实时采集助推器运动状态,并可以根据遥测数据对系统状态进行观察、判断,决定并执行控制权在箭上和地面自由切换的遥控遥测系统,该系统由箭载数传机和箭上天线,地面测控一体机和地面天线组成,其设计通过了系统测试和专项试验验证,结果表明:用于火箭助推器回收的翼伞遥控遥测系统设计,能够实现助推器回收过程中遥测数据采集和归航模式切换的功能,能够助力火箭助推器安全回收和定点归航。

关键词：助推器翼伞遥控遥测系统定点归航航天返回

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新一代载人飞船返回舱着陆缓冲过程仿真研究

航天返回与遥感 2021年第2期42卷 12-19页

作者：李建阳张常龙邢伟航天工程大学士官学校北京102249 战略支援部队某部北京100720 北京特种工程设计研究院北京100028

为了研究新一代载人飞船返回舱采用的组合式气囊的缓冲特性,文章采用控制体积法建立组合式气囊系统的有限元模型,运用显式有限元方法模拟返回舱着陆缓冲过程,通过返回舱–气囊系统跌落试验结果与仿真计算结果的对比,验证该有限元模型的... 详细信息

为了研究新一代载人飞船返回舱采用的组合式气囊的缓冲特性,文章采用控制体积法建立组合式气囊系统的有限元模型,运用显式有限元方法模拟返回舱着陆缓冲过程,通过返回舱–气囊系统跌落试验结果与仿真计算结果的对比,验证该有限元模型的可信性。结果表明,文章采用的方法可以有效模拟返回舱–气囊系统的缓冲过程,组合式气囊能够对返回舱起到较好的缓冲作用,有效降低了返回舱硬着陆的可能性。研究结果可为新型缓冲气囊系统的设计和改进优化提供理论及技术参考。

关键词：返回舱组合式气囊控制体积法显式有限元航天返回

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返回器着陆缓冲技术途径综述

航天返回与遥感 2021年第1期42卷 39-47页

作者：逯运通张旭辉李青张正峰黄俊邢立坤北京空间飞行器总体设计部北京100094

返回器在着陆或着水瞬间将受到一定的冲击载荷,为了保护宇航员及器上产品的安全,返回器需要具备着陆缓冲能力。文章对返回器当前主流的着陆缓冲方式进行了分析和比较,包括主结构着陆缓冲、海面溅落式缓冲、气囊式着陆缓冲、反推发动机... 详细信息

返回器在着陆或着水瞬间将受到一定的冲击载荷,为了保护宇航员及器上产品的安全,返回器需要具备着陆缓冲能力。文章对返回器当前主流的着陆缓冲方式进行了分析和比较,包括主结构着陆缓冲、海面溅落式缓冲、气囊式着陆缓冲、反推发动机着陆缓冲等,并对月地高速再入返回飞行器、MPCV和CST-100等典型返回器的着陆缓冲设计及验证进行了分析;另外,还对着陆腿式着陆缓冲、反向重构式着陆缓冲、充气隔热罩着陆缓冲等返回器新型着陆缓冲方式进行了详细介绍。对返回器的各种着陆缓冲方式进行了分析、归纳和比较,并根据分析结果给出了返回器着陆缓冲途径研究的启示与建议。

关键词：返回器着陆缓冲着陆冲击航天返回