超声速稳定伞气动热数值仿真研究

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1、航天返回与遥感第38卷第l期16SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2017年2月超声速稳定伞气动热数值仿真研究左光1陈冲1陈鑫1屈峰1石泳1张红英2(1北京空间技术研制试验中心，北京100094)(2南京航天航空大学，南京210016)摘要超声速稳定伞能有效避免飞船返回舱姿态不确定性引起的主降落伞系统开伞故障，在多用途飞船缩比返回舱的再入过程中得到了应用。相比于亚声速开伞过程，稳定伞超声速开伞时会遇到强烈的气动加热问题。文章采用流固耦合方法模拟稳定伞超声速时充气的动态过程，利用气动热数值仿真方法对稳定伞在超声速段的气动加热情况开展研究，确定典型弹道下的伞船

2、系统的流场环境以及稳定伞面热流、温度分布。该数值研究方法可为中国返回式航天器再入返回过程中的超声速稳定伞设计提供参考。关键词超声速稳定伞流固耦合气动加热航天返回中图分类号：V411文献标志码：A文章编号：1009—8518f2017)01—0016—07DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2017．01．003ResearchonAerodynamicHeatingNumericalSimulationofSupersonicStabilizingParachutezUOGuan91CHENChon91CHENXinlQUFen91SHIYbn91ZHANGHon

3、gyin92(1BeijingManufactureandExperimentscenterofspaceT色chn0109y，Beijing100094，china)(2NanjinguniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，china)AbstractInordertoavoidthefailureofthemainparachutecausedbytheuncertaintyofspacecapsule’sattitude，thesupsonicstabilizingparachuteisappliedefficie

4、ntlyduringthereentqphase．Comparingwiththeinnationduringthesubsonicprocess，theaerodynamicheatingshouldbepaidmoreattentionontheinnationduringthesupersonicprocess．Theinnationprocessofasupersonicstabilizingparachutewasstudiedbyusingthefluid—stmcturecouplingmethod．TheaemdynamicheatingofthestabiIizing

5、parachuteisreseafchedthroughthenumedcalsimulationmethodandheatnuxandtemperatureneldarecalculatedonatypicalreentrytrajectory．TheinnationprocessandtheaerodynamicheatingsimulationofthestabilizingparachuteinthispapercanproVidereferencefordesignofthestabilizingparachuteduringthespacecapsule’sreent哆ph

6、ase．1(eywordssupersonic；stabilizingparachute；nuid—stlllcturecoupling；aerodynamicheating；spacecraRreCOVeⅣ0引言2016年6月，多用途飞船缩比返回舱作为Cz．7运载火箭的搭载载荷之一成功进行了轨道再人飞行试验，本次飞行试验的主要目的是完成气动参数测量、验证我国新一代飞船的返回舱气动外形‘11。作为中国空间技术研究院自主研发的新型钝头体外形返回舱，其再入过程中可能在跨声速飞行段存在第二配收稿日期：2016—11—24基金项目：国家自然科学基金(61403028)第1期左光等：超声速稳定伞

7、气动热数值仿真研究17平点，并且本次飞行试验为获取不受喷流影响的气动测量数据而没有配置姿态控制系统(RcS)，受上述条件影响返回舱可能出现姿态翻滚的情况。因此，为避免返回舱姿态的不确定引起主降落伞系统的开伞故障，多用途飞船缩比返回舱配备了一个稳定伞，力争在返回舱进入亚跨段之前稳定返回舱的姿态。多用途飞船缩比返回舱的成功返回验证了超声速稳定伞的有效性。稳定伞在超音速、跨音速段工作数十秒，因此稳定伞不可避免的会遇到气动加热问题。目前，国内尚无相关技