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1、2016年8月宇航计测技术Aug.,2016第36卷第4期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.36,No.4試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試文章编号:1000-7202(2016)04-0006-05中图分类号:V411文献标识码:A栅格翼展开等效试验方法研究121111王辰王小军佟文敏黎汉华张宏剑张志国(1.北京宇航系统工程研究所,北京100076;2.中国运载火箭技术研究院,北京100076)摘要为了在运载器真实飞行前对栅格翼展开过程和系
2、统力学性能进行考核,针对现有模拟试验方法不能有效模拟飞行工况栅格翼在气动力作用下展开过程及该过程对壳体和栅格翼的冲击的问题提出了一种等效试验方法,试验结果表明具有很好的可行性和有效性,为后续类似试验提供了有益的参考。关键词栅格翼等效试验动力学分析StudyoftheEquivalentTestMethodfortheGridFinDeployment1211WANGChenWANGXiao-junTONGWen-minLIHan-hua11ZHANGHong-jianZHANGZhi-guo(1.BeijingInstituteofAerospaceSyste
3、msEngineering,Beijing100076;2.ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing100076)AbstractBeforethevehicleflighttest,thegridfindeploymentandmechanicalpropertiesshouldbeexamined.Thecurrentgroundsimulationtestmethodwasnotabletosimulatethedeploymentprocessandtheimpactactiontotheshellan
4、dgridfinseffectively.Anewfeasiblegroundequivalenttestmethodbasedonelasticropewasfoundedtosimulatetheprocessofgridfin′sdeployment.Themethodcouldpro-videvaluablereferencetoothersimilartests.KeywordsGridfinEquivalenttestDynamicanalysis[2]1引言足够的比强度、比刚度。栅格翼在运载火箭上的一项重要应用是保证载人航天运载火箭逃逸飞行器栅格
5、翼是一种在有限翼展上由很多翼元组成的的稳定性。美国对逃逸飞行器进行的风洞试验结果[3]升力系统[1],与传统单翼升力面相比,栅格翼有效验证了栅格翼可以提高逃逸飞行器的静稳定性。升力面积大、气动效率高,同时由于展长较小,便于前苏联对栅格翼的气动特性和结构设计方法进行了紧贴主体折叠安装。作为飞行器的升力面和气动控大量研究,将栅格翼运用于“联盟”飞船的逃逸系统制面,栅格翼不但可以提高升力特性,并且可以增加中。中国对栅格翼的应用起始于CZ-2F火箭的逃[4]其稳定性和可控性,同时保证其在各飞行阶段具有逸系统,作为中国首型载人运载火箭,CZ-2F火收稿日期:2016-0
6、7-20基金项目:国家自然科学基金项目(11402033);国家高技术研究发展计划资助项目(2015AA7021076)。作者简介:王辰(1988-),男,博士研究生,主要研究方向:弹箭体结构设计与动力学分析。第4期栅格翼展开等效试验方法研究·7·[5]箭区别于其他运载火箭的重要一点就是增加了逃逸系统,以保证运载火箭在整流罩抛罩前发生重大危险时,使宇航员脱离危险区域并安全返回着陆。在出现应急情况启动逃逸系统时,为保证逃逸飞行器的气动稳定性,需要依靠四块展开的栅格翼将逃逸飞行器气动压心后移,以实现稳定飞行。近期栅图2栅格翼展开示意图格翼在运载火箭上的一项最新应用
7、是作为重复使用运载火箭再入段飞行的气动控制面帮助可回收的一杆,其主要目的是减小栅格翼展开到位时的角速度子级精确落向落区,美国SpaceX公司的Falcon9火以降低冲击,保证栅格翼系统的结构安全。则栅格[6]箭在级间段设置了四片可折叠栅格翼。翼展开的动力学方程为ìdωêJ=M-M气动阻尼êdtí(1)êdθêω=îdt式中:J———栅格翼绕转轴的转动惯量;θ———栅格翼展开的角度;ω———栅格翼展开角速度;t———时间;M———气动力矩;M———阻尼力矩。气动阻尼对公式(1)进行整理,可以表示为关于展开角度的二阶非线性微分方程图1美国Falcon9火箭和苏/俄
8、联盟火箭的栅格翼咬Jθ=M-M(2)气
