空间飞行器设计第11讲要点课件.ppt
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- 空间 飞行器 设计 11 要点 课件
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1、 航天器分进入式(返回型)和非进入式(非返回型)两大类。航天器从大气层外的飞行轨道进入地球的稠密大气层,称“进入”或“再入”。航天器脱离空间轨道进入大气层并在地面安全着陆的过程,称航天器的返回。航天器设计中有意识地将返回物品和设备集中安装在“再入舱”内,其余的物品配置在“设备舱”、“轨道舱”等内。11.1 返回技术 20世纪40年代末,美、苏实现地球物理火箭和高空生物火箭箭头的回收。50年代末,美国发展照相侦察卫星,经12次连续失败,于1960.8首次从海上回收“发现者13”回收舱。60年代,掌握航天器从绕地轨道和从月球轨道弹道式返回地面技术。70年代,在金星和火星软着陆。“大鸟”侦察卫星的胶
2、卷舱分期返回。我国返回式卫星。80年代,航天飞机,实现了升力式返回技术。返回过程是一减速过程,从轨道上的高速减速到接地时的安全着陆速度。理论上,实现返回有两种方法:利用制动火利用制动火箭箭 和 利用空气阻力利用空气阻力。单纯利用火箭动力,会增加运载火箭的有效载荷,增加起飞质量;不经济,不现实。利用稠密大气(几十km)对航天器的空气阻力,使航天器减速;经济,可行。需一能量不大的制动火箭。返回的四个阶段:返回的四个阶段:(1)离轨段(制动飞行段)制动火箭作用,脱离原运行轨道,转入一条能进入大气层的过渡轨道。(2)大气层外自由下降段 制动火箭熄火,航天器在重力作用下沿过渡轨道自由下降。在100km左
3、右进入稠密大气层(AB段)。(3)再入大气层(大气层内飞行段)(B点以下)(4)着陆段(回收段)当航天器下降到15km以下的高度,进一步减速,保证其安全着陆。航天器从其他星球航行归来,进入地球大气层(VII),同样要经历再入段和着陆段。航天器返回过程 再入航天器以很高的速度进入大气层,承受严重的气动加热和制动过载。因此,航天器的气动外形、结构、返回轨道、返回控制等都是按再入段工作条件设计的。航天器在大气层内运动,除受重力外还受空气动力作用。空气动力可分解为阻力D和升力L。按高超声速时的升阻比大小,再入航天器可分为弹道式和升力式(滑翔式)两大类。再入航天器的分类再入航天器的分类 无升力或只有无法
4、控制的有限升力;外形一般是钝头的轴对称旋转体;在大气里经历的时间很短(不超过400s),总加热量相对小些,防热结构简单。美、苏早期的返回式航天器均属此类。1.纯弹道式再入航天器缺点:再入过程的运动无法控制。制动火箭工作结束后,落点便已决定。落点偏差大(可达上百公里);加热时间短,迎风面热流大,常采用烧蚀式防热结构;再入过载大(810g),只能垂直着陆。可采取伞状阻尼板。1.纯弹道式再入航天器2.半弹道式再入航天器(L/D0.5)在纯弹道式基础上,增加有限的、可控的升力,以控制再入轨道的航天器叫半弹道式(升力弹道式)再入航天器。原理:将航天器重心配置在离中心轴一段很小的距离处,加以“配平攻角”,
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