可展開(kāi)氣動(dòng)減速與熱防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)順利通過(guò)結(jié)題驗(yàn)收

隨著航天技術(shù)和活動(dòng)的不斷發(fā)展，再入、減速與著陸技術(shù)的作用也將越來(lái)越重要。尤其是近年來(lái)，我國(guó)深空探測(cè)項(xiàng)目正在有計(jì)劃地開(kāi)展，相應(yīng)地，深空探測(cè)飛行器再入地球的任務(wù)將越來(lái)越頻繁和迫切，必須研發(fā)適合新形勢(shì)和新技術(shù)要求的、先進(jìn)的再入減速技術(shù)。

2019 年7 月4 日，北京空間機(jī)電研究所承擔(dān)的載人航天預(yù)先研究項(xiàng)目“可展高速再入氣動(dòng)仿開(kāi)氣動(dòng)減速與熱防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”，順利通過(guò)結(jié)題驗(yàn)收評(píng)審。

可展開(kāi)氣動(dòng)減速與熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的工作原理是折疊狀的耐高溫柔性防熱罩包裹在返回艙外圍，進(jìn)入大氣層前，防熱罩充氣形成倒錐外形，包裹著返回艙以免被劇烈的氣動(dòng)加熱燒毀，并有效地進(jìn)行氣動(dòng)減速，在下降過(guò)程中根據(jù)需要可數(shù)次充氣以增加迎風(fēng)阻力面積，最終以安全著陸速度著陸或?yàn)R落海洋中。

可展開(kāi)氣動(dòng)減速與熱防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)，利用空間充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，集成了再入減速過(guò)程中的熱防護(hù)、氣動(dòng)減速、著陸緩沖、水上漂浮等功能，高效地實(shí)現(xiàn)了再入（或進(jìn)入）、降落和安全著陸的要求。充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)在發(fā)射時(shí)可以收縮成很小的體積，在發(fā)射入軌后，根據(jù)功能需要，依靠自身內(nèi)部氣體壓力驅(qū)動(dòng)膨脹展開(kāi)，形成滿足要求的結(jié)構(gòu)形式。它不僅可降低航天器發(fā)射總質(zhì)量和體積，而且可以用來(lái)完成各類大型空間任務(wù)。同時(shí)，系統(tǒng)總質(zhì)量和展開(kāi)復(fù)雜性的降低也增加了系統(tǒng)的可靠性。充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有發(fā)射成本低、下行靈活的特點(diǎn)，特別適合于空間站應(yīng)急返回和空間制品下行。

在研制過(guò)程中，項(xiàng)目組開(kāi)展了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作，在固——柔組合體再入過(guò)程形狀分析和控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)上對(duì)氣動(dòng)外形進(jìn)行了優(yōu)化，開(kāi)展了柔性熱防護(hù)材料體系的設(shè)計(jì)、分析、樣件制備與熱試驗(yàn)，并成功實(shí)施了我國(guó)首次飛行試驗(yàn)。通過(guò)樣機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，獲得了寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為未來(lái)載人航天和深空探測(cè)器再入提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

當(dāng)前，航天科技的發(fā)展對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛也越來(lái)越迫切，對(duì)能夠降低航天任務(wù)中發(fā)射成本、提高可靠性的技術(shù)尤其關(guān)注。NASA、DOD 等組織機(jī)構(gòu)從20 世紀(jì)60 年代開(kāi)始對(duì)大型超輕型空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，在空間結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)等方面都有創(chuàng)新性的進(jìn)展，充氣展開(kāi)空間結(jié)構(gòu)就是其中一類重要的、極具應(yīng)用前景的輕型空間結(jié)構(gòu)。

高速再入氣動(dòng)仿真

真空試驗(yàn)

柔性熱防護(hù)材料高焓風(fēng)洞試驗(yàn)

飛行試驗(yàn)