结构参数对火星探测用伞开伞性能的影响

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1、航天返回与遥感第33卷第6期24SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2012年12月结构参数对火星探测用伞开伞性能的影响连亮张红英李方z童明波(1南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)(2空降兵研究所，孝感432100)摘要文章以“火星探路者”所用伞为基础，对其结构作相应改变后进行充气过程仿真计算。研究结构参数对降落伞充气性能的影响。计算结果表明，盘缝带伞的阻力系数随着带宽和缝宽的增加而减小：但超声速开伞时，降落伞充气过程中伞衣的喘振现象随着带宽的增加而减弱．投影面积的波动随带

2、宽增长变得缓和，这对盘缝带伞的开伞安全性和可靠性有利关键词降落伞盘缝带伞数值模拟火星探测中图分类号：V445文献标识码：A文章编号：1009．8518(2012)06—0024．06DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2012．06．004InfluenceofStructureParametersonInflationPerf~IrmanceofParachuteUsedforMarsExplorationLIANLiangZHANGHongyingLIFangaTONGMingbo(1Co

3、llegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2AirborneInstitute，Xiaogan432100，China)AbstractBasedontheparachuteofMarsPathfinder，theinfluenceofstructureparametersontheinfiationperformanceisresearchedbyusingthesi

4、mulationofinflationprocesswiththestructurechangedappropriately．Calculationresultsshowthatthedragcoeficientdeclinesasthewidthsofthegapandthebandincrease；butwhentheparachuteisopenedintheinitialstateofsupersonic，thesurgephenomenonofcanopyisweakenedandthefluctuati

5、onofprojectedareaalleviatedasthewidthofthebandincreases，whichbenefitthesafetyandreliabilityoftheopeningofthedisk-gap—bandparachute．Keywordsparachute；disk-gap—bandparachute；numericalsimulation；Marsexploration1引言火星探测器要成功登陆火星，需要一套高精度进入、减速和着陆系统(Entry,Descent，andLa

6、nding，EDL)．而降落伞减速系统(ParachuteDecelerationSystem，PDS)是EDL系统的重要组成部分，给探测器提供非常有效的大气阻力．使探测器的下降速度从超声速减到亚声速，为软着陆创造有利条件。由于火星大气密度非常稀薄．降落伞的开伞条件和工作性能都与地球上的降落伞有所不同。因此，从火星着陆探测计划开始，降落伞的研究就一直是整个探测计划的工作重点和难点之一。从“海盗号，，到“火星探测漫游者’’的几次火星探测着陆任务中，降落伞均采用了盘缝带伞。如“火星探收稿日期：2012—08—02基金项

7、目：国家自然科学基金(11002070)，航空科学基金(20102C52027)第6期连亮等：结构参数对火星探测用伞开伞性能的影响25路者”(MarsPathfinder，MPF)使用的盘缝带伞是在“海盗号”的基础上，根据进入质量、开伞高度、动压等技术要求作了相应改进。参数与“海盗号”有显著不同，主要是带宽明显增加，达到名义直径的0．234倍；使阻力系数从O．67减小到0．41，而降落伞在超声速时的稳定性却得到明显改善。因此降落伞结构参数对开伞性能有着明显的影响，本文以“火星探路者”所用伞为基础，对其结构作相应改变

8、后进行充气过程仿真计算，研究结构参数对降落伞充气性能的影响。希望能够为我国未来的火星探测研究工作提供参考。2数学模型进行数值模拟计算时．一般把降落伞充气过程分为两个阶段：初始充气阶段和主充气阶段。初始充气阶段是指气流从伞衣底部冲到伞衣顶部的阶段。主充气阶段是从气流冲到伞衣顶部开始一直到伞衣第一次完全充满。初始充气阶段时间非常短，通常情况下对开伞动载和降落伞的