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济南助孕新一代载人飞船这样回家:回收着陆系统首次亮相

发布时间:2021-10-06 06:10 作者:济南助孕小编 来源:未知 点击:18818 字号:

  在第十三届珠海航展上,3顶红白相间的大降落伞和6个大型缓冲气囊特别醒目,吸引了观展人员的驻足观看。它们是中国航天科技集团五院展示的新一代载人飞船试验船回收着陆系统。

  较以往神舟飞船,新一代载人飞船试验船的回收着陆功能采用了全新的设计理念,最直观的表现就是采用群伞气动减速和气囊着陆缓冲。

新一代载人飞船试验船返回舱与回收着陆系统一同展出。 本文图片均由澎湃新闻记者 谢瑞强 摄
新一代载人飞船试验船返回舱与回收着陆系统一同展出。 本文图片均由澎湃新闻记者 谢瑞强 摄

  大号飞船如何空中减速?

  2020年5月8日,东风着陆场上空出现了三顶巨大降落伞,挂着一个锥形钝头的金属物体降落伞徐徐降落,这个物体就是新一代载人飞船试验船返回舱。

  新一代载人飞船试验船在2020年5月5日由长征五号B运载火箭发射升空,在轨飞行2天19小时后以超过每秒9公里的速度返回再入地球,于5月8日顺利返回预定着陆场,任务获得圆满成功。在返回再入阶段,试验船通过新型制导策略控制飞行过程,以群伞减速、大型气囊缓冲着陆。

  新一代载人飞船试验船返回舱顺利返回地球,回收着陆系统功不可没。

  由于新一代载人飞船试验船要比神舟飞船重一倍,体积空间也显著增大,能乘坐7名航天员(神舟飞船最多可乘坐3名)执行飞行试验任务, 这就需要更为强劲的减速动力和平缓的载荷控制来确保这个“大号”飞船安全减速返回。

  而研制更大的单伞从技术难度和经济性角度都不是非常合适,所以新一代载人飞船试验船回收采用了3具与神舟飞船降落伞面积相当的降落伞组成的群伞系统进行空中减速,即大型群伞技术,可以使超高速飞行的返回舱,在极短的时间里减到普通汽车市区内的行驶速度,同时还确保航天员的过载和姿态旋转感受良好。

回收着陆系统的3顶红白相间的大降落伞。
回收着陆系统的3顶红白相间的大降落伞。

  对于群伞系统而言,既可以保证大重量飞船的“瞬间”减速,并且安全性极高,3具降落伞不是简单的组合,它们既能“和睦相处”不干扰, 又“相互扶持”合力护佑大船返回。

  新一代载人飞船试验船采用了6个安装在飞船底部的大型缓冲气囊进行着陆缓冲。相较于神舟飞船采用的缓冲方式,缓冲气囊的性能在安全性、大载荷的适应性方面表现更为优秀。

  为了适应新飞船的大重量,采用的是大型缓冲气囊的设计,每个缓冲气囊充满后相当于一个卡车轮胎大小,可以针对新飞船试验船不同的着陆情况,在合适的时机控制某些气囊先排气,某些气囊后排气。

  此外,研制团队还在垂挂转换环节,专门研制了全新结构形式和芳纶材料的柔性垂挂吊索,它的重量只有神舟飞船同类产品的一半,但强度却能达到其4倍以上,有效保证了试验船平稳着陆。

  大型群伞技术和大载重气囊缓冲系统处于国内领先水平,并填补了这统,也是最为关键的一个系统,就像是接力比赛的最后一棒!

新一代载人飞船比神舟飞船重一倍,体积空间也显著增大,最多可载7人。
新一代载人飞船比神舟飞船重一倍,体积空间也显著增大,最多可载7人。

  回收着陆系统还将继续改进

  新一代载人飞船试验船回收着陆系统采取的这些设计和技术首先是要保证试验船的安全、完整回收,返回之后研制团队要对采用的防热结构设计、返回舱重复使用性能进行详细、深入的评估,完善数据库。所以,五院采用气囊缓冲的方式并通过着陆稳定性控制技术,最大程度地保证实现返回舱无损着陆和回收,确保试验船飞行任务完美收官。

  五院新一代载人飞船试验船回收着陆系统技术负责人雷江利表示,群伞设计最大的问题是会互相干扰、缠绕。为解决该问题,团队首先通过原理研究和仿真计算分析了降落伞拉直开伞以及工作过程的流场情况,找到了降落伞容易发生相互缠绕的环节主要是在降落伞的初始拉直开伞时。针对此环节,团队对每具降落伞进行柔性牵顶设计,即设计的柔性结构能够在降落伞开伞过程的一段时间内持续对降落伞顶部提供拉力,并在降落伞完成初步展开后消除。这样的设计有效地在降落伞拉直时主动控制了伞顶的位置,避免了由于伞顶自由摆动导致发生降落伞相互缠绕的情况。

  在缓冲气囊设计时,既要保证气囊在发射时处于稳定牢靠的折叠包装状态,又需要它在充气展开工作时可以顺畅迅速地打开,这都给团队的设计工作带来了不小的挑战。

  五院508所缓冲气囊技术负责人竺梅芳告诉记者,为了解决这个问题团队研究出了一种链式封包的固定和解除技术,并进行了大量的地面充气展开试验、风洞试验、真空环境试验, 最终成功解决了这个问题。

  新一代载人飞船试验船飞行试验的成功,为我国后续新一代载人飞船回收着陆系统的研制,奠定了良好的基础,增强了信心。通过这次飞行试验,航天科技工作者获取了很多宝贵的试验数据,而这些数据是通过地面和空投试验无法得到的。产品成功经受了这次飞行试验的考核验证,也说明产品设计、总体布局方案、关键环节的设计措施都是正确和非常有效的,也为后续的改进和优化设计建立了良好的平台基线。

  针对后续新一代载人飞船的研制,回收着陆系统产品一方面尽量降低系统重量,节约出重量用于整船的有效载荷,提升整船的发射试验成果和效能。降落伞和缓冲气囊通过采用新型的高强轻质材料、结构产品采用空间增材制造技术和新型合金材料, 都可以有效地降低重量。

  另一方面提高产品的重复使用性能,并建立一套标准和完善的体系来保证质量。此外,就是标准化产品的研制,团队将回收系统产品系列化、模块化和标准化,能够快速地搭建和投入应用,并将载人飞船的回收着陆技术拓展应用到运载火箭助推器和子级回收、大型装备的精确空投等领域,使技术能够得到更大的推广应用,创造更多的价值和社会效益。

  在本届珠海航展上,新一代载人飞船返回舱也对外公开展出。

  新一代载人飞船是面向我国未来载人月球探测等任务需求发展的新一代天地往返运输飞行器,通过模块化设计来兼容载人月球探测和近地空间站任务,具备高安全、高可靠、模块化、多任务等特点,大幅提高我国载人和货物天地往返运输能力。

  新一代载人飞船试验船发射重量达到21.6吨,是我国目前已发射推进剂加注量最多、返回再入规模最大的航天器,为我国新一代载人飞船研制奠定了坚实的基础。

  澎湃新闻记者 谢瑞强

【编辑:张燕玲】

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