轻小型再入飞行器发展研究.pdf

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1、第23卷第6期航天器工程Vol。23No。62014年12月SPACECRAFTENGINEERING99轻小型再入飞行器发展研究耿云飞高洁陆亚东李齐(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要为实现深空探测无人取样返回任务，目前国外普遍采用轻小型化返回飞行器，并已取得较大成功。文章概述了星尘号、起源号和隼鸟号3个典型深空高速再入返回器的情况及技术特点，在此基础上分析了我国开展轻小型再入返回器研究的技术需求及发展建议，指出需要在高速再入返回气动技术、轻小型高速再入返回热防护技术、超声速降落伞回收技

2、术、轻小型机构与综合电子技术等方面进行突破。关键词轻小型；再入；飞行器；任务特点中图分类号：V412文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．06．017DemonstrationofLightReentryVehicleDevelopmentGENGYunfei(BeijingInstituteofSpacecraftGAOJieLUYadongLIQiSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Themains

3、pacecountriesemploylightreentryvehiclestoimplementdeepspaceexplo—rationandhavegainsuccess．ThegeneralsituationsofStardust，GenesisandHayabusareentrycapsulesaresummarized．Thenthetechnologyrequirementsareanalyzedforourdeepspacelightreentryvehicles。Thearticle

4、pointsoutthattheaerodynamicstechnologyforhypervelocityreen—try，thermalprotectiontechnology，supersonicparachutetechnology，lightandsmartframeworkandelectrontechnologiesneedtobebrokenthrough．Keywords：light；reentry；vehicle；missioncharacteristics1引言人类探索太空的脚步已

5、超越地球空间逐步向深空迈进，并且探索的方式也逐渐由最初的遥感探测，逐步发展至着陆探测及取样返回。其中，取样返回探测作为深空探测的高级阶段，能够将目标天体物质带回地球进行更深入研究，因此对于深空探测具有重要意义，是其它探测方式无法取代的。自20世纪50一60年代以来，美国与苏联分别提出了各自的月球探测计划，并实现了月球采样返回；20世纪90年代美、日等国家又先后启动了彗尘、太阳风、小行星等深空探测取样返回等计划，并于2004--2010年期间先后实现了样品取样返回[1≈]。与近地轨道返回器相比，上述深空再

6、入返回器的任务具有再人速度高(一般大于第一宇宙速度‘1。31)、任务周期长(数年)等特点，并且返回器将伴随探测器经历整个探测任务周期。因此为了控制返回器的质量与尺寸规模，均采用了轻小型化设计，以降低任务成本。我国自20世纪70年代以来，已成功发射并回收了22颗返回式卫星与多艘载人飞船，表明我国已经掌握了近地轨道航天器返回技术。正在实施的月球探测工程，分为“绕、落、回”三个无人月球探测的发展阶段，其中嫦娥一号～三号探测器已经顺利完收稿日期：2014—02—22；修回日期：2014—10—29作者简介：耿云

7、飞，男，工程师，从事再入飞行器气动分析、总体设计等工作。Email：fifigeng@yahoo．corn．cn。100航天器工程23卷成绕月和落月任务。探月三期工程以突破在月面上采集样品技术、返回器高速再入地球技术，以及开展相关科学探测、采集并返回样品等为总目标，作为我国重大科技专项，探月三期工程为再入返回技术的发展提供了新的机遇。随着我国深空探测工程的进展，进一步探测太阳系内行星与小行星的任务也将逐步提上日程，包括有小行星取样返回、火星取样返回等，对这些天体的采样返回任务要求轻小型深空高速再入返回技

8、术取得进一步突破。本文概述了星尘号(Stardust)、起源号(Gene—SIS)和隼鸟号(Hayabusa)深空高速再人返回飞行器再入任务的特点及设计情况，在此基础上分析了我国开展轻小型再入飞行器研究的需求，梳理了相关的关键技术，并给出后续发展规划与建议。2国外轻小型再人飞行器概况以下分别选取了截至目前已经实施飞行试验的3个轻小型弹道式返回的返回舱进行介绍，包括美国的星尘号、起源号及日本的隼鸟号。2．1星尘号返回舱星尘号探测器任务是美国N