超声速气动减速器的气动特性研究

发布时间：2017-12-20 15:09

  本文关键词：超声速气动减速器的气动特性研究　出处：《北京理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：充气式气动减速器(IAD)作为一种航天器减速着陆系统,是一种新型的减速技术,具有阻力大、有效负载大的特点,以满足较大质量的探测器从高马赫数下迅速减速并安全着陆。研究表明,与盘缝带伞减速器相比,超音速充气式气动减速器能提升大约80%的有效负载。另外,充气式气动减速器应尽可能降低防热系统的设计要求。航天器以超声速通过火星大气,实现再入、减速、着陆的过程中,要承担很剧烈的气动加热,这就要求减速器能够保护返回载荷以免被剧烈的气动加热烧毁,减轻航天器自身的防热系统设计的负担。由此可见,研究充气式气动减速器的气动特性(尤其是阻力特性)和气动热特性非常有必要。本文利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)工具,针对同一个锥形充气式减速伞配以不同长度的仪器舱进行数值模拟,分析了超声速下的气动特性和气动热特性,并将数值仿真结果与风洞试验的数据进行了对比,二者比较符合,可以证明在本文中用到的数值分析方法有效,同时也为日后进一步设计研究充气式气动减速器提供依据。主要研究结果如下:(1)通过将数值结果与某风洞试验的结果对比,证明本文所采用的数值方法可以有效的获取刚性张力锥形充气式气动减速器的气动性能参数,例如:阻力、升力、俯仰力矩等参数。(2)分析了short-base模型在不同马赫数以及不同攻角条件下降落的阻力系数,发现在超声速条件下,阻力系数随着马赫数的增大而减小。这一结果符合阻力特性规律。(3)随着攻角的增大,不同马赫数在某一攻角下的阻力系数之间的差距逐渐增大。(4)通过比较三组模型相同初始条件下的阻力系数(待插入),发现no-base模型RTC结构的阻力系数要大于short-base以及long-base模型相应的阻力系数。因此可以推断,仪器舱能够对刚性张力锥形IAD的气动特性产生影响。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V423.6

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本文编号：1312528