着陆器顶板羽流导向设计及验证技术.pdf

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1、航天返回与遥感第37卷第2期34SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2016年4月着陆器顶板羽流导向设计及验证技术张萃王刚刘峰董彦芝（北京空间飞行器总体设计部，北京100094）摘要开展深空探测，对着陆器进行羽流导向设计，引导羽流扩散、降低其力/热作用是减小发动机羽流对地外星体表面起飞影响的技术途径。文章首先通过对平板、球面及圆锥三种不同形式导流装置的导流分析，确定了着陆器顶板导流装置的基本构型与工作环境，完成了导流装置结构设计和材料筛选，最后进行了温度场、抗压强度、高低

2、温热应力分析及相关试验验证。研究结果表明，圆锥形导流装置对上升器底板的力/热效应最弱、羽流导向效果最优，其表面承受着分布不均的气动力/热载荷，结构形式及防热材料能够满足承载防热及轻量化要求，导流装置及上升器支架在验证试验过程中未出现开裂失效现象，试验结果与分析结论吻合。文章研究结论及方法对后续深空探测的羽流导向设计具有借鉴意义。关键词着陆器导向装置羽流分析防热结构试验验证深空探测中图分类号:V423.6文献标志码:A文章编号:1009-8518(2016)02-0034-08DOI:10.3969/

3、j.issn.1009-8518.2016.02.005DesignandVerificationTechnologyofPlumeGuidingDeviceonLanderRoofZHANGCuiWANGGangLIUFengDONGYanzhi（InstituteofSpacecraftSystemEngineeringCAST,Beijing100094,China）AbstractForcarryingoutdeepspaceexploration,conductingplumeorient

4、eddesign,guidingplumedif-fusionandreducingitsforceandthermaleffectarethetechnologicalapproachestoreducetheimpactofengineplumeontakingofffromacelestialbodysurface.Firstly,throughthediversionanalysisofthreedifferentformsofflat,sphereandconeplumeguidedevi

5、ce,thispaperdefinesbasicconfigurationandworkingenvironmentoflanderplumeguidingdevice,andcompletesstructuraldesignandmaterialsselectionoftheplumeguidingde-vice.Finally,itanalyzesthetemperaturefield,compressivestrengthandthermalstressoftheguidingdevicein

6、plumeconditionandgivesthetestverificationresults.Theresultsshowthattheeffectoftheconeplumeguid-ingdeviceisthebestforreducingtheforce/thermaleffectonthebottomplatoftheascenderandplumeguiding,andtheconedevicebearsunevenaerodynamicload.Thestructureandther

7、malprotectionmaterialoftheplumeguidingdevicecanfulfilltheheat,weightandloadrequirements.Theplumeguidingdeviceandtheascenderbracketdoesnotcrackorfailduringtheexperiments;theanalysisresultsareconsistentwiththeexperimentaldata.Theresearchmayprovidearefere

8、nceforfurtherexplorationsoftheplumeguidingdevicedesigninthefuture.Keywordslander;plumeguidingdevice;plumeanalysis;thermalprotectionstructure;experimentalve-rification;deepspaceexploration收稿日期：2015-11-04基金项目：国家中长期科技发展规划重大专项资助项目第2期张萃等:着陆器