航天器回收着陆技术

 

第1章概论1

1-1航天器回收着陆技术概述1

1-2航天器的进入、下降与着陆过程7

1-2-1制动段7

1-2-2进入轨道过渡段11

1-2-3进入段13

1-2-4下降段15

1-2-5着陆段17

1-3航天器进入方式17

1-3-1弹道式进入方式17

1-3-2半弹道式进入方式18

1-3-3升力式进入方式20

1-4航天器回收着陆技术的发展20

1-4-1国外航天器回收着陆技术的发展21

1-4-2国内航天器回收着陆技术的发展26

1-5航天器回收着陆技术的扩展应用29

参考文献32
第2章航天器回收着陆系统设计33

2-1航天器回收着陆系统的特点33

2-2航天器回收着陆系统的组成37

2-2-1降落伞气动减速装置37

2-2-2着陆缓冲装置38

2-2-3执行机构40

2-2-4控制装置40

2-2-5结构装置40

2-2-6标位装置41

2-2-7漂浮装置42

2-2-8扶正装置42

 

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2-3航天器典型回收着陆工作过程44

2-4航天器回收着陆系统方案设计51

2-4-1系统设计需求分析51

2-4-2降落伞减速方案设计55

2-4-3着陆缓冲方案设计64

2-4-4开伞方案设计71

2-4-5降落伞连接与分离方案设计77

2-4-6控制方案设计80

参考文献84
第3章降落伞气动减速装置技术86

3-1降落伞的组成及主要设计参数86

3-1-1降落伞的组成86

3-1-2降落伞的主要设计参数88

3-2常用降落伞的伞型及结构91

3-2-1平面圆形伞100

3-2-2截锥形伞101

3-2-3锥形带条伞101

3-2-4环缝伞103

3-2-5无肋导向面伞105

3-2-6环帆伞106

3-2-7盘缝带伞107

3-2-8方形伞108

3-2-9十字形伞110

3-2-10滑翔式可控翼伞110

3-3常用降落伞伞包设计112

3-3-1分类112

3-3-2典型伞包结构设计113

3-4降落伞的开伞过程117

3-4-1开伞过程概述117

3-4-2降落伞开伞过程的设计122

3-5降落伞充气性能分析125

3-5-1充气时间125

3-5-2充气距离130

3-5-3伞衣阻力面积变化134

3-5-4开伞动载137

3-6降落伞收口控制技术146

3-6-1伞衣底边收口控制方法146

3-6-2收口控制装置147

3-6-3降落伞收口控制参数155

3-6-4多级收口162

参考文献165
第4章火工装置技术166

4-1火工装置的功能166

4-1-1点火起爆167

4-1-2传爆168

4-1-3延期169

4-1-4连接169

4-1-5解锁169

4-1-6分离170

4-1-7作动171

4-1-8切割171

4-1-9阀门开闭171

4-1-10燃气输出171

 

4-2火工装置的分类172

4-3火工装置的设计要求173

4-3-1高可靠性173

4-3-2高安全性177

4-3-3相容性和防老化设计178

4-3-4标准化、系列化设计178

4-3-5无碎片和无污染178

4-4火工装置设计179

4-4-1设计的基本约束条件179

4-4-2活塞结构火工装置工作原理179

4-4-3性能设计181

4-4-4可靠性设计188

4-4-5安全性设计190

4-4-6环境适应性193

4-5航天器回收着陆系统中的典型火工装置及其应用194

4-5-1解锁类火工装置194

4-5-2弹射类火工装置202

4-5-3切割类火工装置205

参考文献208
第5章着陆缓冲装置技术209

5-1着陆反推发动机缓冲技术210

5-1-1着陆反推发动机技术参数的设计211

5-1-2着陆反推发动机216

5-1-3点火控制216

5-2气囊缓冲技术222

5-2-1气囊的技术特点及类型222

5-2-2缓冲气囊高度的设计227

5-2-3气囊排气设计227

5-3机械式缓冲技术228

5-3-1机械式缓冲装置的技术特点及类型228

5-3-2机械式缓冲装置布局构型设计229

5-3-3缓冲器类型选择232

5-3-4收放机构238

参考文献240
第6章开伞控制技术241

6-1航天器进入轨道运动方程241

6-1-1坐标系的定义242

6-1-2质心的空间运动方程243

6-1-3质心的平面运动方程249

6-2开伞时机的设计251

6-3航天器常用开伞控制方法254

6-3-1纯时间控制方法256

6-3-2过载时间控制方法259

6-3-3压力高度控制方法262

6-3-4自适应过载控制方法272

参考文献276
第7章物伞系统动力学277

7-1一般刚体动力学模型278

7-1-1刚体的动力学方程278

7-1-2刚体的运动学方程280

7-2物伞系统动力学模型281

7-2-1系统坐标系定义281

7-2-2进入器动力学模型282

7-2-3降落伞动力学模型286

7-2-4系统的约束模型293

7-3单舱下降工作阶段分析模型295

7-4降落伞拉直阶段分析模型295

7-4-1模型简化假设296

7-4-2伞包动力学方程297

7-4-3伞绳约束力分析297

7-4-4初始条件和终止条件298

7-5降落伞充气阶段分析模型298

7-5-1简化假设299

7-5-2阻力面积随时间的变化299

7-5-3收口伞衣的充满时间300

7-5-4质量和转动惯量301

7-5-5附加质量及其变化率303

7-5-6充气阶段降落伞的动力学方程305

7-5-7初始条件和终止条件305

7-6全张满阶段分析模型306

7-6-1质量和转动惯量307

7-6-2全张满阶段动力学方程307

7-7风修正方法308

7-7-1风修正方法概述308

7-7-2风修正计算方法310

参考文献314
第8章舱盖弹射分离动力学315

8-1底盖分离动力学316

8-1-1进入器尾流特点及分离试验技术316

8-1-2分离动力学理论分析方法320

8-1-3分离动力学数值分析方法325

8-2弹伞分离动力学328

8-2-1动力学模型329

8-2-2方程的分析解333

8-3伞舱盖分离流固耦合分析方法339

8-3-1进入器动力学方程340

8-3-2流体数学模型及计算方法341

8-3-3重叠网格算法344

8-3-4CFD数值计算与运动方程的耦合345

参考文献346
第9章降落伞拉直过程动力学347

9-1降落伞开伞方式及其拉直特点348

9-1-1弹伞筒弹射开伞348

9-1-2弹伞器弹射开伞349

9-1-3弹伞舱盖牵引开伞349

9-1-4引导伞牵引开伞349

9-2降落伞直线拉出模型350

9-3伞绳和伞衣的质量阻尼弹簧模型352

9-3-1坐标系定义352

9-3-2质量阻尼弹簧模型的动力学方程353

9-4弹伞舱盖拉伞包过程动力学356

9-4-1坐标系定义358

9-4-2伞舱盖动力学模型359

9-4-3伞包动力学模型361

9-4-4伞包连接带动力学模型362

9-4-5约束模型362

9-5大型降落伞拉直过程系统动力学模型363

9-5-1大型降落伞拉直过程阶段划分364

9-5-2主伞拉直过程各阶段的动力学模型366

参考文献379
第10章可控翼伞系统动力学380

10-1翼伞概述381

10-1-1典型结构381

10-1-2翼伞的主要术语及其定义383

10-1-3翼伞的气动力特性386

10-1-4翼伞的减速和雀降性能387

10-1-5翼伞开伞控制方法389

10-1-6翼伞的折叠包装390

10-1-7翼伞的工作过程391

10-2翼伞系统的动力学模型393

10-2-1翼伞的几何参数393

10-2-2翼伞的附加质量394

10-2-3翼伞系统六自由度运动方程397

10-3翼伞的归航轨迹设计407

10-3-1轨迹设计中的质点模型407

10-3-2翼伞系统的分段归航设计410

参考文献419
第11章航天器回收着陆系统可靠性评估方法420

11-1基础知识420

11-1-1系统可靠性模型421

11-1-2几种单元产品可靠性评估方法428

11-1-3可靠性信息折合方法434

11-2回收着陆系统可靠性建模436

11-2-1特点分析436

11-2-2系统可靠性建模439

11-3回收着陆系统组成单元可靠性评估444

11-3-1降落伞产品的可靠性评估444

11-3-2火工装置的可靠性评估452

11-3-3其他产品的可靠性评估453

11-4回收着陆系统可靠性综合评估454

11-4-1系统可靠性综合LM法454

11-4-2系统可靠性综合MML法455

11-4-3系统可靠性综合CMSR法456

参考文献458