飞船返回舱再入稀薄流域配平特性研究.pdf

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1、航天返回与遥感第34卷第3期42SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2013年6月飞船返回舱再入稀薄流域配平特性研究11,21梁杰李志辉杜波强（1中国空气动力研究与发展中心超高速所，绵阳621000）（2国家计算流体力学实验室，北京100191）摘要飞船返回舱一般采用横偏质心位置的方法来提供再入配平攻角和实现飞行轨迹机动控制所需的配平升阻比，准确预测配平攻角随再入高度的变化对控制系统以及返回舱落点精度都非常重要。中国载人飞船返回舱再入稀薄流域配平攻角地面试验、理论计算和实际飞行中有较大差

2、异，如何分析评估将直接影响到其它深空探测返回器的气动设计。文章采用工程和数值方法，在对原有风洞试验数据和理论计算数据整理分析的基础上，结合“阿波罗”返回舱的部分试验结果和计算研究结果以及“联盟号”飞船返回舱的计算结果，给出了配平攻角沿再入轨道变化的基本规律，分析了质心位置、壁面反射模型、马赫数、高温真实气体效应等影响返回舱再入配平特性的主要因素，可以对未来近似外形的试验和计算研究提供参考。关键词再入稀薄流域配平攻角飞船返回舱中图分类号:V211.3文献标志码:A文章编号:1009-8518(2013)03-0042

3、-07DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2013.03.006ResearchonTrimFeaturesofReentryCapsuleinHypersonicRarefiedFlowRegime11,21LIANGJieLIZhihuiDUBoqiang(1HypervelocityAerodynamicsInstitute,ChinaAerodynamicsResearch&DevelopmentCenter,Mianyang621000，China)(2NationalLaborat

4、oryforComputationalFluidDynamics,Beijing100191,China)AbstractAcenter-of-gravityverticaloffsetisgenerallyadoptedforreentrycapsulestoprovidetriman-gleofattackandlift-to-dragratiorequiredformanoeuvrablecontrolofflighttrajectory.Itisextremelyimpor-tantforcontrolsy

5、stemandcapsulelandingprecisiontoaccuratelypredictthevariationoftrimanglewithalti-tude.Formannedreentrycapsulesofournation,thetrimanglesofattackinhypersonicrarefiedflowregimediffersignificantlyamonggroundexperiments,theoreticalcomputationsandflightactivities.Ho

6、wtoanalyzeandassessthoseresultswilldirectlyimpactontheaerodynamicdesignofotherreturncapsulesfordeepspaceexplorations.Thispapergivesthefundamentalrulesforthevariationoftrimanglealongreentrytrajectories,analyzesthemainfactorsoftrimfeature,suchasthebarycenterposi

7、tion,surfacereflectionmodel,Machnum-berandhightemperaturerealgaseffect,andprovidesreferencesforfuturegroundexperimentandcomputationoftrimfeaturesforsimilarshapes.Theanalysisusesbothengineeringandnumericalmethods,basedontheoriginalwindtunnelexperimentaldataandt

8、heoreticalcomputationresults,andcombineswithpartialtestdataandcom-putationresultsofApolloCommandModuleaswellasthecomputationresultsofSoyuzreentrycapsule.Keywordsreentry；rarefiedflo