可重复使用火箭一子级回收动力学仿真分析

发布时间：2021-07-19 18:42

　　为节约成本,提高火箭子级落地时的缓冲性能,对火箭子级的回收着陆过程进行研究,研究的主要手段是有限元仿真与理论分析相结合。第一种回收方式是入水缓冲回收,其研究的过程是:首先利用有限元软件模拟仿真火箭子级的入水过程;然后利用无阻尼自由振动理论计算的结果与之对比,验证了有限元仿真结果的准确性;接着,研究了不同入水速度和角度对火箭子级入水深度以及子级所受冲击载荷的影响,发现在其他条件相同的情况下,火箭子级的初始竖直速度越大,其入水深度就越大,且火箭子级所受的竖直方向的过载也越大,但水平方向所受的过载不受影响。火箭子级轴线与水平面的夹角越小,其入水深度就越小,同时火箭子级所受的水平方向的过载也越大。第二种火箭子级的回收方式是气囊着陆缓冲,其研究的步骤如下:首先,基于中心差分法提出一种气囊缓冲系统新的解析计算方法;然后建立相应的模型进行有限元仿真计算,通过对比分析验证了该解析计算方法的准确性和有效性;最后,利用该方法计算火箭子级气囊缓冲系统的落地过程,计算出复杂地形中不同落点位置的最大过载值以及气囊弹起时的角速度,并对气囊缓冲系统在该复杂地形的适应状况进行分析,最终得到了火箭子级合适的落点区域位置... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SRB在海面回收溅落（2）K-1运载火箭

南京航空航天大学硕士学位论文有超音速减速需要，因此采用了稳定伞[8]。K-1 运载火箭的第一级上的降落条减速伞和 6 具环帆主伞组成。第二级上的降落伞系统由 1 具稳定伞、1 3 具环帆主伞组成。运载火箭的第一和第二级均采用气囊进行落地缓冲。气囊组由 4 只巨大的成，在每一个气囊底部又包含一个内气囊，内气囊在充气后一直保持充气是吸收着陆时的冲击能量，而内气囊用来支撑火箭，使之与地面保持一定火箭的气囊为圆柱形，两端头为椭圆面，外部气囊的实测直径为 2.59m，长度的实测直径为 1.22m，长度为 3.05m。根据第二级运载火箭的几何形状，其气囊直径为 3.05m，而内部气囊直径为 1.58m[9]。所有气囊按工业标准进行采用芳纶纤维织物，并在两面涂上复聚米聚氨基酸脂涂层。

1.3“战神Ⅰ号”运载火箭一子级回收程序示箭一子级的降落伞回收系统继承了当时已经采用了 1 具引导伞、1 具减速伞和 3 具主伞度更长，质量更大，导致其再入速度非常大 SRB 助推器和“战神Ⅰ号”一子级的降落伞 SRB 助推器和“战神Ⅰ号”一子级的降落伞参数 SRB 助推器 “战径/m 3.5 率/% 16.0 积/m2 5.76 量/kg 18.6 径/m 16.5 率/% 16.0 积/m2 138.4

【参考文献】：
期刊论文
[1]水平椭球气囊动力学近似模型建模及仿真[J]. 何成,王勇,邓春燕,尹翔,严昊.  振动.测试与诊断. 2018(02)
[2]重复使用运载火箭技术进展与展望[J]. 鲁宇,汪小卫,高朝辉,申麟,庄方方.  导弹与航天运载技术. 2017(05)
[3]首枚重复使用的猎鹰火箭发射成功[J]. 王海名.  空间科学学报. 2017(04)
[4]运载火箭伞降回收着陆技术概述[J]. 黄伟.  航天返回与遥感. 2017(03)
[5]美国“猎鹰”-9火箭一子级重复使用影响分析[J]. 张明江,刘博.  中国航天. 2017(06)
[6]运载火箭子级回收技术研究[J]. 汪小卫,张普卓,吴胜宝,申麟.  航天返回与遥感. 2016(03)
[7]猎鹰-9火箭第一级首次成功回收[J]. 司马光.  国际太空. 2016(01)
[8]回收火箭的重要意义与关键技术[J]. 庞之浩.  科技导报. 2016(01)
[9]欧洲可重复使用运载火箭概念[J]. 杜彦昌.  防务视点. 2015(08)
[10]深空探测气囊着陆缓冲系统的原理样机冲击动力学相似问题研究[J]. 何欢,何成,陈国平,王轲.  振动工程学报. 2013(04)



本文编号：3291224