运载火箭助推器可控安全回收技术研究

发布时间：2017-10-13 06:23

  本文关键词：运载火箭助推器可控安全回收技术研究

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【摘要】：现有长征系列运载火箭的助推器与芯级分离后会自由落地,对落区人身财产安全造成隐患,制约了运载火箭的弹道设计与优化。为解决残骸落区安全问题,论文对助推器可控安全回收系统总体设计、大型翼伞设计、助推器再入动力学及姿态分析等技术开展深入研究。采用Navier-Stokes方程和Chimera/Overset方法对助推器分离后的再入段气动特性进行分析,并对分离后的再入运动姿态进行仿真计算;针对结构整体承载较为苛刻的助推器自由落体再入阶段及助推器着陆阶段进行了结构承载特点及破坏形式的分析。分析了运载火箭助推器翼伞回收系统的组成,给出了翼伞回收系统的设计方案,建立了翼伞的动力学模型,对大型翼伞设计技术、大型翼伞伺服操控技术等关键技术进行了深入研究。给出了回收系统在助推器上的布局优化及助推器头锥分离系统设计方案,并分析了翼伞回收系统对火箭运载能力影响以及对分离能源冲量和对箭体结构强度的附加要求。运载火箭助推器安全可控回收技术可解决助推器落区安全问题,为后续形成运载火箭分离体安全可控回收能力奠定技术基础。
【关键词】：火箭助推器 大型翼伞 可控安全回收 归航控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V525
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外的研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13
• 1.2.3 国内外文献综述的简析13-14
• 1.3 本文主要研究内容及结构安排14-15
• 第2章 助推器可控安全回收系统总体技术研究15-39
• 2.1 引言15
• 2.2 助推器数学模型15-19
• 2.2.1 基本定义15-17
• 2.2.2 动力学方程17-19
• 2.2.3 运动学方程19
• 2.3 助推器分离后的气动特性分析19-23
• 2.3.1 定常分析结果20-21
• 2.3.2 非定常分析结果21-23
• 2.4 助推器分离后再入过程运动姿态分析23-27
• 2.4.1 采用定常气动数据的姿态仿真分析结果23-25
• 2.4.2 非定常仿真分析结果25-27
• 2.5 助推器再入安全性研究27-38
• 2.5.1 自由落体降落阶段气动载荷分析27-35
• 2.5.2 着陆阶段结构完整性分析35-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第3章 助推器回收用大型降落伞系统方案研究39-65
• 3.1 引言39
• 3.2 回收系统组成39-41
• 3.2.1 降落伞分系统40
• 3.2.2 回收控制分系统40
• 3.2.3 归航控制分系统40
• 3.2.4 火控分系统40
• 3.2.5 结构机构分系统40-41
• 3.3 回收系统工作程序41-42
• 3.4 大型机动降落伞总体方案42-52
• 3.4.1 系统组成42-43
• 3.4.2 系统方案43-46
• 3.4.3 翼伞动力学模型46-52
• 3.5 回收控制分系统52-55
• 3.5.1 控制方法选取53-54
• 3.5.2 系统组成54-55
• 3.5.3 工作程序启动及执行55
• 3.6 归航控制分系统55-64
• 3.6.1 定点归航策略及系统性能指标55-57
• 3.6.2 系统组成及方案57
• 3.6.3 工作原理57-58
• 3.6.4 控制子系统方案设计58-59
• 3.6.5 伺服操作子系统59-60
• 3.6.6 供配电子系统60-61
• 3.6.7 软件设计61-63
• 3.6.8 助推器安全可控回收大型翼伞开伞程序63-64
• 3.7 本章小结64-65
• 第4章 助推器可控安全回收对火箭影响分析65-75
• 4.1 引言65
• 4.2 箭体结构系统65-73
• 4.2.1 新增回收系统安装结构65-67
• 4.2.2 新增助推器头锥分离系统67-73
• 4.3 对火箭运载能力的影响73-74
• 4.4 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81

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本文编号：1023312