基于气象风修正的返回舱落点快速预报方法

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1、第32卷第3期2013年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．32No．3Jun．2013基于气象风修正的返回舱落点快速预报方法‘钱山1，孙守明1，李恒年1，王海涛2，马宏1(1．宇航动力学国家重点实验室·西安·710043；2．国防科技大学航天科学与工程学院·长沙-410073)摘要：针对栽人飞船回收着陆阶段伞一舱系统运动轨迹受中高空水平气象风影响大的特点，研究建立了回收着陆段完备的伞一舱多体动力学模型，提出了一种基于气象风漂移修正的返回舱落点

2、快速预报方法，在“神舟八号”、“神舟九号”任务中进行了验证试验，并与现有返回舱落点预报方法进行了比较。结果表明，基于伞一舱多体动力学模型的气象风漂移修正量精度较现有方法提高了30％，利用该方法可快速准确预报返回舱着陆落点位置，有助于缩小飞船搜救范围，缩短搜救时间。关键词：落点预报；动力学模型；气象风；伞一舱系统；返回舱中图分类号：V525．4；V445文献标志码：A文章编号：1674—5620(2013)03—0245—06DOI：i0．7642／j．issn．1674—5620．2013—03—0

3、245—06FastPredictionoftheLandingPointofReentryCapsulesBasedonHorizontalWindEffectCompensationQIANShanl，SUNShoumin91，LIHengnianl，WANGHaita02，MAHon91(1．StateKeyLaboratoryofAstronauticDynamics，Xi’an710043；2．CollegeofAerospaceScienceandEngineering，Changsha

4、410073)Abstract：Afinereentrytrajectorymulti—bodydynamicsmodelofparachute-vehiclesystemispresentedtostudythesignificanteffectofhorizontalwindonlandingofparachute-vehiclesystems．Anewreentrycapsulelandingpointfastpredictionmethodbasedonhorizontalwindeffec

5、tcompensationisproposed．ThemethodistestedwithSZ-8andSZ-9reentrydataandcomparisonsoftheresultswiththoseofexistingmethodsshowthattheaccuracyofhorizontalwindeffectcompensationisincreasedby30％．Besides，themethodhelpstOshortenthetimeofcomputationandnarrowdow

6、ntheareaofsearchandrescue．Keywords：landingpointprediction；dynamicsmodel；horizontalwind；parachute-vehiclesystem；returnmodule0引言返回式航天器的返回舱在伞降着陆阶段受气象风的影响很大[1]，如遇到大的横风，返回舱着陆点将产生很大偏移，目标搜救散布区扩大，搜救时间延长。目前在“神舟”飞船返回舱落点预报中采用的方法是，通过建立回收着陆阶段伞舱系统三自由度动力学模型[2。5]，结合返回

7、前几小时着陆场实测气象风数据，积分返回弹道高精度仿真模型，制定落点预报气象风修正量插值表。实际返回过程中，利用气象风修正表和返回舱实时位置预报落点。该方法的应用，使返回舱落点预报精度提高到IOkm以内，有效提高了搜索救援的时效性。返回舱回收着陆是一个复杂的物一伞多体运动过程，降落伞系统展开、伞一吊挂系统一舱构型和气象风均对舱体姿态产生扰动，影响伞一舱系统受力特性，三自由度刚体运动模型显然不能全面反映这些因素的影响，导致落地时间预报误差较大。从历次“神舟”任务返回段实测数据分析，整个伞降着陆段飞行时间

8、误差达30％，影响了气象风漂移修正量和落点预报的精度。针对返回舱运动稳定性[6。“、着陆姿态[4]及风场对伞一舱系统运动影响等问题，国内外学者建立了较为完备的飞船回收过程动力学模型，为精确预报返回舱落点奠定*收稿日期：2013—01—08；修回日期：2013—02—05；网络出版时间：2013—05—2711：03网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／11．4230．TV．20130527．1103．009．html第一作者简介