小天体探测器着陆附着技术研究 被引量：7

1

作者 王立武 戈嗣诚 蒋万松 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第3期14-23,共10页

探测器着陆附着技术是小天体探测任务中的关键性技术,关系到任务的成败。文章介绍了美国、欧洲、日本已先期开展的部分小行星、彗星等小天体探测任务,对国内外小天体探测着陆附着技术的研究现状进行了说明。分析了北京空间机电研究所提... 探测器着陆附着技术是小天体探测任务中的关键性技术,关系到任务的成败。文章介绍了美国、欧洲、日本已先期开展的部分小行星、彗星等小天体探测任务,对国内外小天体探测着陆附着技术的研究现状进行了说明。分析了北京空间机电研究所提出的一种用于小行星表面勘测的新概念着陆附着系统,并进行了可控重复附着功能设计和试验,结果表明,新系统能够实现在厘米级粗糙尺度的小行星硬质表面可靠附着。由于新系统的附着模块采用了仿生甲虫爪刺抓附原理设计,其着陆缓冲模块展开折叠比高、着陆稳定性强,研究成果可以为中国小行星探测任务提供技术支撑。 展开更多

关键词 锚定系统 爪刺附着机构 着陆附着 小天体探测

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充气式进入减速技术的发展 被引量：14

2

作者 黄伟 曹旭 张章 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第2期14-24,共11页

充气式进入减速系统适用于高超声速下飞行器的进入减速、可折叠展开,集成了气动热防护、气动减速和着陆缓冲等多项功能于一体,将成为航天器进入或再入返回的主要技术途径。文章首先归纳了数十年来充气式进入减速系统发展出的主要构型,... 充气式进入减速系统适用于高超声速下飞行器的进入减速、可折叠展开,集成了气动热防护、气动减速和着陆缓冲等多项功能于一体,将成为航天器进入或再入返回的主要技术途径。文章首先归纳了数十年来充气式进入减速系统发展出的主要构型,简述了其主要性能特点;之后以几个典型项目为例,介绍了国际上充气式进入减速系统的发展情况。文章针对充气式进入减速系统最为重要的组成部分——充气展开柔性结构归纳了多场耦合及气动优化设计、轻质柔性耐高温材料、折叠包装与充气展开等关键技术。最后,对充气式进入减速系统的发展情况进行了小结,提出了应用展望。 展开更多

关键词 充气展开结构 进入 再入 气动减速 回收着陆

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空间再入充气系统的大攻角气动及结构仿真研究 被引量：3

3

作者 张章 吴杰 +3 位作者 王立武 侯安平 曹旭 王奇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期80-86,共7页

为描述空间再入充气系统在大攻角状态下的气动力与结构特性,利用CFD模型研究了不同攻角下的流场分布及气动力系数变化。同时建立了考虑内充压作用的有限元模型,并以高超声速流场作为输入,采用流固单向耦合的方法分析了不同攻角下的气动... 为描述空间再入充气系统在大攻角状态下的气动力与结构特性,利用CFD模型研究了不同攻角下的流场分布及气动力系数变化。同时建立了考虑内充压作用的有限元模型,并以高超声速流场作为输入,采用流固单向耦合的方法分析了不同攻角下的气动力对结构静力学特性的影响。研究表明:随攻角的增大,轴向力系数呈整体下降趋势,而法向力系数及俯仰力矩系数分别呈M型及W型变化趋势;此外,随着攻角的增加,结构最大应力整体呈上升趋势,并在45°攻角附近增幅最大。 展开更多

关键词 空间再入充气系统 高超声速流场 流固单向耦合 静力学特性

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空间再入充气结构的流固及热固单向耦合研究 被引量：2

4

作者 张章 吴杰 +2 位作者 侯安平 王立武 竺梅芳 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1061-1070,共10页

为描述空间再入充气结构的非线性结构动力学行为,基于二维坐标系计算了再入返回过程中的弹道方程,利用CFD数值模拟研究了不同再入高度处的流场及表面热流分布。同时基于有限元理论建立了空间再入充气结构的有限元模型,研究了充气压力、... 为描述空间再入充气结构的非线性结构动力学行为,基于二维坐标系计算了再入返回过程中的弹道方程,利用CFD数值模拟研究了不同再入高度处的流场及表面热流分布。同时基于有限元理论建立了空间再入充气结构的有限元模型,研究了充气压力、薄膜厚度等材料非线性因素对静力学特性和模态特征的影响,并利用流固及热固单向耦合的方法,分析了考虑高超声速流场气动压力和气动热作用下空间再入充气结构的特性变化。研究表明:驻点最大热流密度随半锥角的增大而减小,随初始再入角的增大而增大;当飞行高度大于40km时需着重考虑气动加热效应对结构热应力及热模态的影响,而飞行高度小于40km时气动压力对结构静应力及模态特征影响更大。 展开更多

关键词 再入充气结构 内充压气体 弹道分析 流固单向耦合 热固单向耦合

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超声速透气降落伞系统的气动干扰数值模拟研究 被引量：10

5

作者 贾贺 姜璐璐 +2 位作者 薛晓鹏 荣伟 王奇 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第6期26-34,共9页

盘–缝–带伞是目前主流的火星用超声速降落伞,然而由于其阻力性能的限制,新一代的火星探测任务已经开始考虑采用环帆伞来获得足够的阻力性能。同时,在超声速条件下,由于稳定性的需要,透气性对降落伞系统减速性能的影响研究日益受到重... 盘–缝–带伞是目前主流的火星用超声速降落伞,然而由于其阻力性能的限制,新一代的火星探测任务已经开始考虑采用环帆伞来获得足够的阻力性能。同时,在超声速条件下,由于稳定性的需要,透气性对降落伞系统减速性能的影响研究日益受到重视。文章基于计算流体力学方法对不同孔隙率的降落伞系统模型进行数值模拟,旨在分析开缝位置及孔隙率对环帆伞气动性能的影响机理。结果表明:在马赫数为2的大拖拽距离比条件下,无缝环帆伞系统流场与盘–缝–带伞有较大区别,主要表现在伞前激波的形成过程及前体尾流和伞前激波的作用阶段上。此外,开缝产生的孔隙率对环帆伞的减速性能有较大影响。开缝伞形的阻力性能劣于无缝伞形,但稳定性能显著高于无缝伞形。而前缝伞形的稳定性能及阻力性能均优于后缝伞形。该结果对超声速降落伞的伞型结构透气性参数设计有一定的参考价值。 展开更多

关键词 超声速降落伞 环帆伞 透气性 气动干扰 数值模拟 深空探测

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骨架充气压力对自充式气囊缓冲性能影响研究 被引量：5

6

作者 李博 竺梅芳 +1 位作者 牛国永 刘兴华 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第2期43-50,共8页

缓冲气囊作为一种着陆缓冲手段,具有质量轻,折叠性能好,成本低等优势,成为了回收着陆领域的重点研究方向。自充式缓冲气囊是一种利用环境气体作为缓冲介质的缓冲气囊,其主要依靠骨架式充气结构作为缓冲气囊展开的驱动。通过这种设计,可... 缓冲气囊作为一种着陆缓冲手段,具有质量轻,折叠性能好,成本低等优势,成为了回收着陆领域的重点研究方向。自充式缓冲气囊是一种利用环境气体作为缓冲介质的缓冲气囊,其主要依靠骨架式充气结构作为缓冲气囊展开的驱动。通过这种设计,可以有效减少缓冲气囊充气装置的携气量,拓展缓冲气囊的应用范围。文章对自充式缓冲气囊的工作原理进行了介绍,并对自充式缓冲气囊的缓冲过程进行了仿真研究。研究过程主要针对骨架式充气结构充气压力对气囊缓冲性能的影响进行了分析,并对其充气压力进行了优化选择。研究结果表明,对骨架式充气结构的充气压力进行优化,可以改善自充式缓冲气囊的性能。最后,引用相关试验结果,对优化结果后的充气展开性能进行了佐证。 展开更多

关键词 气囊 自充式骨架结构仿真 回收着陆

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充气式再入减速器动态气动载荷与结构特性研究 被引量：4

7

作者 吴杰 张章 +3 位作者 侯安平 王立武 王洁 曹旭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期287-297,共11页

针对充气式再入减速器在动态飞行环境下的结构特性变化问题,提出一种基于飞行轨迹参数的CFD动态边界条件加载方法,有效实现了飞行动力学与空气动力学之间的耦合。同时,建立考虑内充压气体热效应的流固耦合模型,较已有方法更全面地考虑... 针对充气式再入减速器在动态飞行环境下的结构特性变化问题,提出一种基于飞行轨迹参数的CFD动态边界条件加载方法,有效实现了飞行动力学与空气动力学之间的耦合。同时,建立考虑内充压气体热效应的流固耦合模型,较已有方法更全面地考虑了结构变形对流场的影响以及内充压气体状态参数的改变,突破了现有研究中未能完整考虑温度对结构特性影响的局限。利用此模型着重对比了再入过程中气动力与气动热对结构应力及一阶固频的影响,并研究了尺寸变化对结构特性的影响规律。研究发现单独考虑气动力与气动热作用时,结构最大应力分别升高至39.6 MPa与33.5 MPa,而适当减小半锥角和增多气囊数目有利于减小结构应力。本文研究为充气式再入减速器的强度校核及优化设计提供了有价值的参考。 展开更多

关键词 充气式再入减速器 结构特性 飞行轨迹参数 内充压气体 流固耦合

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减速伞收口状态气动特性仿真与试验研究 被引量：2

8

作者 王奇 王立武 +3 位作者 张章 吴卓 雷江利 孙希昀 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第3期24-32,共9页

减速伞是回收着陆系统中重要的气动减速装置,其气动特性关系着整个减速着陆过程的成败。由于减速伞开伞动压高、载荷大的特点,结构设计及参数选择非常关键,并且,为减小开伞动载,一般采用底边收口的形式控制伞衣逐级充气展开。文章所述... 减速伞是回收着陆系统中重要的气动减速装置,其气动特性关系着整个减速着陆过程的成败。由于减速伞开伞动压高、载荷大的特点,结构设计及参数选择非常关键,并且,为减小开伞动载,一般采用底边收口的形式控制伞衣逐级充气展开。文章所述的减速伞具有两级收口装置,基于某伞型为带条伞的减速伞进行了收口状态的数值仿真分析和风洞试验研究。利用流固耦合方法获得了减速伞的收口展开过程中典型阶段的气动外形,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对收口状态下的减速伞进行了气动特性计算分析。同时,为考察减速伞收口状态的稳态阻力特性及收口解除过程中的阻力特性变化,并验证收口解除装置的工作可靠性,在亚声速风洞中对减速伞进行了稳态及动态解除收口试验。通过减速伞风洞实验,对其阻力面积及动态特性参数进行了测量,实验结果表明仿真计算能够较为准确的预测减速伞收口状态的气动及动力学特性,且误差不大于5%,从而能够为减速伞的结构及强度设计提供重要依据。 展开更多

关键词 数值模拟 风洞试验 减速伞收口 气动特性 航天返回

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RNN在降落伞开伞特性研究中的应用 被引量：1

9

作者 姜添 戈嗣诚 李健 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第6期35-43,共9页

为了对降落伞充气展开过程中的拉力、速度等关键特性进行预测,结合当下机器学习的研究热点,使用循环神经网络对空投试验数据进行学习和训练。文章对原始数据进行了归一化预处理并且采用批量梯度下降的训练方式;试验验证了循环网络方法... 为了对降落伞充气展开过程中的拉力、速度等关键特性进行预测,结合当下机器学习的研究热点,使用循环神经网络对空投试验数据进行学习和训练。文章对原始数据进行了归一化预处理并且采用批量梯度下降的训练方式;试验验证了循环网络方法对充气过程中重要参数进行计算的可行性;并且说明了时间序数索引项在试验中需带入网络参与计算的特点。试验结果表明,使用循环神经网络对训练集数据的开伞速度曲线拟合效果很好;计算结果能够准确反映开伞过程中的拉力变化趋势,峰值误差小于1%,且峰值时刻误差小于2%。 展开更多

关键词 曲线拟合 开伞拉力 循环神经网络 序数索引项 降落伞

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充气式气动减速器增强结构对蒙皮凹坑的影响研究 被引量：2

10

作者 王智超 戈嗣诚 甄铎 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2022年第1期40-50,共11页

针对愈发频繁和迫切的进入、减速、着陆与上升任务需求,充气式气动减速技术由于质轻、弹道系数低和折叠展开比大等优点,成为目前着陆技术研究热点之一。文章针对堆叠充气环型充气式气动减速器在气动载荷作用下的蒙皮凹坑问题进行了增强... 针对愈发频繁和迫切的进入、减速、着陆与上升任务需求,充气式气动减速技术由于质轻、弹道系数低和折叠展开比大等优点,成为目前着陆技术研究热点之一。文章针对堆叠充气环型充气式气动减速器在气动载荷作用下的蒙皮凹坑问题进行了增强结构设计,比较研究了五种设计对蒙皮凹坑形变的减轻程度,并对比研究每种结构的尺寸变化对蒙皮凹坑的影响。结果表明,相比原始模型,环向充气管对蒙皮外形保持较好,内外侧位移变化均匀;径向充气管可使凹坑离散分布,减小凹坑深度;径向刚性板的改善效果受其宽度影响显著,宽度较小时改善效果差;鳞状刚性板对蒙皮整体的位移量减轻程度较好,仿真结果中最大位移量减小至原始结构约50.7%;负泊松比柔性织物材料由于存在弹性模量较低的问题,对凹坑问题的改善效果较差。 展开更多

关键词 凹坑 增强结构 鳞状刚性板 负泊松比织物 充气式气动减速器

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临近空间飞行器起落架收放系统建模与分析

11

作者 方纪收 黄伟 +2 位作者 蒋万松 冯蕊 刘欢 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2021年第2期39-48,共10页

临近空间飞行器起落架系统经历的工作环境较常规航空器更加恶劣。为全面分析临近空间飞行器起落架收放系统可行性,文章采用多体动力学仿真软件(Adams)和多学科协同仿真软件(AMESim)联合仿真方法对起落架收放过程进行分析,建立临近空间... 临近空间飞行器起落架系统经历的工作环境较常规航空器更加恶劣。为全面分析临近空间飞行器起落架收放系统可行性,文章采用多体动力学仿真软件(Adams)和多学科协同仿真软件(AMESim)联合仿真方法对起落架收放过程进行分析,建立临近空间飞行器前起落架收放机构及液压系统的虚拟样机模型,分析了收放系统的工作性能。分析结果表明:联合仿真模型与理论计算的活塞杆驱动输出力峰值一致,模型准确可靠。文章在模型基础上分析了温度、节流孔直径、液压缸泄漏及液压油含气量等因素对收放系统性能的影响,结果表明:温度、节流孔直径、液压缸泄漏及液压油含气量等因素对收放系统性能均有不同程度的影响。分析结果对起落架收放系统的后续设计优化、可靠性评估和维修提供一定的借鉴。 展开更多

关键词 收放性能 起落架 联合仿真 动力学 临近空间飞行器

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临近空间飞行器滑橇式起落架缓冲特性分析

12

作者 孙嘉璘 黄伟 卢齐跃 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第2期51-59,共9页

可收起的滑橇式起落架能够解决临近空间飞行器机身内部空间紧张的问题。为验证滑橇式起落架的可靠性,优化滑橇式起落架的结构设计,需建立准确的滑橇式起落架动力学模型,对其落震动力学特性及影响落震性能的主要因素进行分析。文章基于... 可收起的滑橇式起落架能够解决临近空间飞行器机身内部空间紧张的问题。为验证滑橇式起落架的可靠性,优化滑橇式起落架的结构设计,需建立准确的滑橇式起落架动力学模型,对其落震动力学特性及影响落震性能的主要因素进行分析。文章基于某临近空间飞行器的滑橇式前起落架原型,对其进行运动学分析,建立基于ADAMS的三维落震仿真模型并进行动力学分析,得到其落震动力学特性。研究了缓冲器油孔尺寸、滑橇结构件的柔性以及滑块与地面间的摩擦因数对落震性能的影响。仿真结果表明,相同工况下滑橇式起落架的缓冲器行程比支柱式起落架短23.29%,缓冲力峰值比支柱式起落架高62.5%,油液阻尼力占缓冲器轴力的比值达到87.55%,因此滑橇式起落架不利于承受大冲击。缓冲性能受油孔尺寸影响,减小油孔面积,缓冲器载荷增大,最大行程减小。此外起落架缓冲性能还受到地面摩擦因数的影响,缓冲力峰值与缓冲器行程均随地面摩擦因数增大而增大。分析结果对可收起的滑橇式起落架的设计有一定的参考价值,有利于其在航空航天领域的应用。 展开更多

关键词 缓冲性能 滑橇式起落架 动力学 临近空间飞行器

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高分七号相机遮光罩展开状态红外感知系统 被引量：3

13

作者 刘靖雷 冯昊 +3 位作者 曹旭 江长虹 贾贺 张章 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2676-2680,共5页

遥感卫星分辨率日趋精细,相机口径不断增大,受限于运载器直径对刚性遮光罩系统尺寸约束,柔性展开遮光系统在遥感器上逐渐应用,空间柔性展开结构在轨工作状态对于主任务判定有重要作用。报道了一种展开状态红外感知系统,应用于我国高分... 遥感卫星分辨率日趋精细,相机口径不断增大,受限于运载器直径对刚性遮光罩系统尺寸约束,柔性展开遮光系统在遥感器上逐渐应用,空间柔性展开结构在轨工作状态对于主任务判定有重要作用。报道了一种展开状态红外感知系统,应用于我国高分七号相机遮光罩系统在轨展开状态监测。首先介绍了高分七号双线阵相机及其遮光罩系统设计,分析了展开状态红外感知功能的特殊要求和约束。提出了一种利用"豆荚杆"作为传输通道的基于红外光线传输阻隔特性的新型展开状态感知方法,系统包含了红外光线产生系统与接收系统,采用红外光线产生系统发射的890 nm波段光线作为信息载体,经空间柔性展开结构"豆荚杆"通道后由红外光线接收系统转换为电信号,通过对电信号处理得到柔性结构展开状态信息。系统具有无动作机构部件、无较大能量消耗及数据带宽要求小等优点,对原有展开过程基本不产生影响。通过理论分析证明了该方法的可行性,试验验证了该方法中红外光线产生系统光功率、红外光线接收系统光电晶体管阵列上拉电阻以及工作温度等参数对展开判定准确性的影响。通过试验得到,现有展开状态红外感知系统的红外光线产生系统光功率参数大于25 mA、红外光线接收系统上拉电阻特征参数大于15 kΩ是系统工作的理想包络。在温度交变环境下,当红外光线接收系统上拉电阻特征参数不大于50 kΩ时,展开状态红外感知系统在125℃以下温度环境中能够有效的判定遮光罩系统的状态参数。为同类型柔性遮光罩系统监测方案设计及在轨温度交变环境下应用策略提供了试验数据基础,具有广泛前景。 展开更多

关键词 遮光罩 展开状态红外感知 近红外 光线阻隔

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降落伞强度空投试验模型的气动–动力学特性仿真 被引量：5

14

作者 张章 王立武 +3 位作者 王文强 王奇 吕智慧 李健 《航天返回与遥感》 CSCD 2018年第1期1-10,共10页

降落伞强度空投试验模型的气动-动力学特性仿真研究对空投试验方案设计和降落伞减速系统性能的考核至关重要。文章运用数值模拟手段分析了空投试验模型的气动特性和气动稳定性,探讨了降落伞开伞前空投试验模型的弹道轨迹和运动姿态的变... 降落伞强度空投试验模型的气动-动力学特性仿真研究对空投试验方案设计和降落伞减速系统性能的考核至关重要。文章运用数值模拟手段分析了空投试验模型的气动特性和气动稳定性,探讨了降落伞开伞前空投试验模型的弹道轨迹和运动姿态的变化,并针对不同飞行攻角下空速管动压测试值与实际开伞动压存在相对偏差所造成的影响进行了分析。结果表明:空投试验模型的轴向力系数在攻角大于4°时有所下降。法向力系数和俯仰力矩系数随着飞行攻角增加以近似线性的方式增大,压心位置后移,气动稳定性良好。在模型投放后至降落伞开伞前的过程中,随着高度下降空投试验模型的速度以近似线性的形式增大,且俯仰角和攻角均存在周期摆动现象。由于飞行攻角的影响,空速管测得的动压值与开伞实际动压存在相对偏差,但相对偏差范围不会超过14%。研究结果可以为降落伞强度空投试验的方案设计提供参考。 展开更多

关键词 降落伞空投试验 气动性能 动力学特性 动压偏差 数值模拟 航天返回

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