再入返回飞行器舱内压力动态变化的预测技术研究

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1、2016年第4期导弹与航天运载技术No.42016总第348期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.348文章编号：1004-7182(2016)04-0059-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20160415再入返回飞行器舱内压力动态变化的预测技术研究解静，张莽，周正阳，李小艳（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076）摘要：对于采用封闭舱室布局的再入返回飞行器，短时间内飞行高度的变化会导致舱室结构承受较大的内外气压差。为了减小这种压差

2、载荷，通常会在表面合适位置设计合理的通气孔，使舱内压力随外界压力的变化而变化。提出的准一维等熵流法和非定常CFD相结合的方法，有效地解决了飞行器表面气流高速流动与进排气过程强烈耦合的非定常流动难题，实现了飞行过程中舱内压力动态变化的精确预测，并结合某飞行试验对亚声速状态进行了验证，具有较强的工程借鉴意义。关键词：再入返回飞行器；舱内压力；动态变化中图分类号：V412文献标识码：AStudyonDynamicChangePredictionofInnerPressureofReentryVehicleCa

3、binXieJing,ZhangMang,ZhouZheng-yang,LiXiao-yan(R&DCenter,ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100076)Abstract:Forthereentryvehiclemadeupofcabin,thequicklychangeofflightaltitudecaninducethehugeairpressuredifferenceacrosstheskinofvehicle.Inorderto

4、reducethepressuredifference,logicalventsystemisdesignedonthesurfaceofvehicle,makingtheinnerpressureofcabinchangewithoutsideairpressure.ThewayofonedimensionisentropicflowtheoryandunsteadyCFDareusedinthispapertosimulatetheintenseunsteadyflowofhighspeedairt

5、ransfluxthevehicleskin,enterthecabinthroughthevent,andexactlycalculatedynamicchangeoftheinnerpressureofcabininflight,validatedbysubsonicflightexperimentation,whichprovidingimportantreferencefortheengineeringdepartment.Keywords:Reentryvehicle;Innerpressur

6、eofcabin;Dynamicchange0引言再入返回飞行器一般采用封闭的舱室结构布局，在上升或返回过程中，外界环境压力将在短时间内急剧减小或增大，当舱内压力来不及变化时，在飞行器自然缝隙无法预知的情况下，通过在飞行器表面合适图1航天飞机通气孔示意的位置设计合理的通气孔，使舱内压力能够随外界环境压力实现同步变化，是减小飞行器内外压差载荷的X-37B作为新型航天器，在研制初期同样考虑了有效途径。美国在航天飞机、X-37B及战神一号运载通气系统的设计，吸取了航天飞机的设计经验，将通火箭等航天飞行器的设计

7、过程中，均考虑了通气系统气孔设计在飞行器的底部，如图2所示，有效地避开的相关设计。了严酷的热流环境。而在战神一号运载火箭的研制过航天飞机的通气系统被设计在未加压舱室结构的程中，通气孔也被设计在整流罩的侧面，使整流罩内两侧，如图1所示，与清洗、排水等系统一起组成环部的压力随外界环境压力的降低而降低，研究人员针境控制系统。对约1000条弹道下的舱内压力开展了详细的分析研究收稿日期：2015-05-20；修回日期：2015-09-16基金项目：国防基础科研计划基金（JCKY2013601B）作者简介：解静（1

8、982-），男，工程师，主要从事飞行器气动总体设计工作60导弹与航天运载技术2016年[1]工作。中国的通气孔设计及舱内压力的预测研究主要横向气流马赫数的经验数据（通气系数）。集中在运载火箭整流罩的设计上，通气孔被设计在整飞行器表面高速气流和进气过程的耦合非定常流流罩的侧面。动可以分解为2个过程：a）飞行器高速飞行条件下表面气流的流动，主要影响通气孔处的静压；b）因通气孔处舱室内外压力差导致的进气流动或者排气流动。飞行条件下通气孔处的静压可