返回舱动稳定特性风洞试验的影响参数.pdf

《返回舱动稳定特性风洞试验的影响参数.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、航天返回与遥感第34卷第5期14SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2013年10月返回舱动稳定特性风洞试验的影响参数胡静宋玉辉陈农李潜（中国航天空气动力技术研究院，北京100074）摘要再入飞行器需要大阻力减速而采取钝锥外形，这种气动布局外形的飞行器动稳定风洞试验结果易受到质心位置、尾迹干扰和极限环运动等因素的影响。通过风洞试验研究了不同质心位置、不同支撑方式下尾迹干扰对返回舱配平角和动稳定性的影响，以及不同稳定模态下，试验方法对试验结果的影响。指出了在动稳定风洞试验中必须精确模拟返回舱质心位置，在大攻角状态下采取弯支杆支撑方式减少尾迹干扰，

2、并针对极限环运动，采取轴承-滑块大振幅自由振动试验，才能得到正确的返回舱动稳定特性。关键词返回舱动导数风洞试验质心位置尾迹干扰中图分类号:V211.71文献标志码:A文章编号:1009-8518(2013)05-0014-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2013.05.003StudyofKeyParametersforDynamicStabilityofReentryCapsuleHUJingSONGYuhuiCHENNongLIQian(ChinaAcademyofAerospaceAerodynamics,Beijing100074,C

3、hina)AbstractThebluntconicalconfigurationhasbeenconsideredforentryvehiclesbecauseoftheirhigh-dragcharacteristics.Therehavemanyparameters,suchascenter-of-gravitylocation,wakeinterferenceandlimitcycleswhichinfluencethedynamicstabilityofreentrycapsuleingeneral.Inthispaper,theeffectsofdiffere

4、ntcentroidpositions,andwakeinterferenceindifferentsupportmodesondynamicstabilityandalign-mentangleofthereturncapsuleareinvestigated.Togetcorrectdynamicstabilityresultsinwind-tunneltest,itisnecessarytosimulatethecentroidpositionaccurately,useanangledstingtoreducewakeinterference,andintrodu

5、cebearing-stemarrangementinthelimitcyclesvibrationmode.Keywordsreentrycapsule；dynamicstabilitycharacteristics；center-of-gravitylocation；wakein-terference1引言[1]探月返回舱在再入阶段，主要依靠自身的气动阻力减速，因此这类飞行器多采用短钝体气动外形，它与常规大升阻比、细长体飞行器的动稳定特性显著不同，一般在Ma=0.8~1.4区域动不稳定，尤其在[2-3]Ma=1.1的配平攻角附近最不稳定。目前国内外通常采用风洞试验来研

6、究返回舱的动稳定特性。但是，雷诺数、质心位置、尾迹干扰、极限环运动、减缩频率等参数对精确测量返回舱动稳定特性带来了很大影响，具体表现在以下几个方面：1）质心位置对配平攻角和动导数试验结果影响很大，因此在模型加工和设计时必须保证质心位置与收稿日期：2013-03-20第5期胡静等:返回舱动稳定特性风洞试验的影响参数15[4-6]真实质心尽可能一致；[7]2）返回舱尾部会产生分离流动，形成回流区，尾部迎风面与背风面造成压差而形成附加后体力，加大试验支撑系统的干扰，有可能改变阻尼性质；3）短钝外形在亚跨超声速区域可能出现极限环运动，从而影响返回舱的动稳定特性试验结果。本文基于风

7、洞小振幅自由振动试验与大振幅自由振动试验技术，采用返回舱模型来研究上述关键参数对亚跨超声速区域动稳定特性的影响。2参数影响分析2.1质心位置影响返回舱的短钝体外形特征，质心位置是影响运动稳定性的主要偏差因素之一，它会直接影响配平攻[8]角值和动导数值。返回舱的气动配平状态,是指绕返回舱质心的俯仰力矩系数为0时的状态，这时所对应的俯仰角度定义为配平攻角αt。为了便于再入姿态控制，返回舱的质心一般适当地偏离几何轴，以提供配平攻角并产生升力，改变阻力，提高机动性能。[7,9]表1列出在AEDC风洞中“阿波罗”返回舱质心位置对配平攻角