航天概論課件第六章(編輯修改稿)
2025-06-19 02:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （ 4） 海南航天發(fā)射中心設(shè)想 目前的三大航天發(fā)射中心由于建設(shè)初期經(jīng)濟(jì)條件和歷史原因的限制，已難以適應(yīng)我國航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。 在海南建設(shè)發(fā)射場有如下優(yōu)點(diǎn)： a. 發(fā)射點(diǎn)緯度低 ， 可提高火箭的運(yùn)載能力； b. 射向范圍大 ， 可適應(yīng)各種商業(yè)發(fā)射任務(wù)； c. 航區(qū)和落區(qū)不存在安全問題； d. 運(yùn)輸可通過海運(yùn)，火箭直徑不受限制； e. 發(fā)射所需的液氫可就近解決 ； f. 后勤保障便利； g. 有利于綜合開發(fā)利用。 航天器的返回技術(shù) 返回型航天器 —— 在太空飛行并完成預(yù)定的任務(wù)后，需要安全返回地面的一類航天器，包括返回式衛(wèi)星、載人和運(yùn)貨飛船、航天飛機(jī)的軌道器等。 返回技術(shù) —— 使返回型航天器脫離原來運(yùn)行的軌道進(jìn)入地球大氣層并在地面安全著陸的技術(shù)。 是一個(gè) 減速、下降的過程 ，即 消耗動(dòng)能和位能的過程 。返回技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是如何 處置航天器所具有的巨大動(dòng)能和位能的技術(shù) 。 返回型航天器并非整個(gè)航天器都需要返回地面。 返回過程 返回方法 ： 航天器的 返回是一個(gè)減速過程 ，從第一宇宙速度逐步減速到接近地面時(shí)的每秒十幾米至幾米的安全著陸速度。 理論上可以利用反推火箭減速。但是，需要相當(dāng)大的動(dòng)力和推進(jìn)劑，勢必使航天器的起飛質(zhì)量大大地增加。 很不經(jīng)濟(jì) ，也 很不現(xiàn)實(shí) 。 利用地球大氣層空氣的阻力使返回型航天器減速 ，是一個(gè)經(jīng)濟(jì)得多的方法。 返回過程： 利用空氣阻力的返回過程一般經(jīng)歷 離軌 、 自由下落 （過渡段）、 再入大氣層 （再入段）和 著陸 四個(gè)階段。 第一步： 返回前準(zhǔn)備 對在軌運(yùn)行的航天器進(jìn)行 姿態(tài)控制 ，達(dá)到變軌所需要 的姿態(tài)角，然后 返回艙與其 它艙段分離、起旋 以保持正 確穩(wěn)定的制動(dòng)角； 第二步 ： 離軌 制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，返回艙獲得變軌所需要的速度增量，沿著速度增量與原速度合成速度的方向 進(jìn)入可返回大氣層的橢圓形過渡軌道 。 第三步， 過渡段飛行， 為進(jìn)入大氣層作好準(zhǔn)備 返回艙沿過渡軌道向地球方向飛行， 為 保證進(jìn)入大氣層的再入角 ，過渡段途中還可以 再次啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)修正軌道 。 在過渡段結(jié)束之前，利用旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定的返回艙需要消旋 ，然后使裝有變軌發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)艙分離，并調(diào)整姿態(tài)使返回艙 防熱大端頭朝前 。 第四步 ： 進(jìn)入大氣層 到達(dá)離地面 100km左右 開始進(jìn)入大氣層 。返回艙 急劇減速 ，同時(shí) 經(jīng)受嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱和制動(dòng)過載 。 第五步： 著陸階段 下降到離地面 20km左右高度時(shí)，返回艙 減速 到150～ 200m/s的穩(wěn)定下降速度。 在離地面 10km左右高度時(shí) 打開氣動(dòng)力減速裝置（如降落傘、翼傘等），使返回艙進(jìn)一步減速，最后以安全的速度垂直著陸或?yàn)R落。 載人航天器上還設(shè)置 著陸緩沖機(jī)構(gòu) ，以進(jìn)一步吸收返回艙著陸時(shí)的能量。 各種 不同形式的再入飛行器 進(jìn)入大氣層的 再入段是返回式航天器成敗的關(guān)鍵所在。 再入飛行器的 外形、結(jié)構(gòu)、返回軌道、返回控制等都是根據(jù)再入段的工作條件設(shè)計(jì)的。 再入飛行器也主要根據(jù)再入段的 動(dòng)力學(xué)特征 進(jìn)行分類。 再入段 主要受到空氣動(dòng)力的作用。 空氣動(dòng)力的主要特征參數(shù) 是 升阻比 L/D。 （ 1）純彈道式再入飛行器 升阻比為零 或接近零，在氣流中只產(chǎn)生阻力而不產(chǎn)生升力，或者只產(chǎn)生很有限的升力，而且升力不需要控制。 外形很簡單 ，通常外形為 圓球體或鈍頭的軸對稱旋轉(zhuǎn)體 ， 結(jié)構(gòu)也最簡單； 再入時(shí)間短，一般不超過 400s， 氣動(dòng)加熱的總加熱量相對也小 ，結(jié)構(gòu)的 熱防護(hù)也比較簡單 ； 技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn) 。各國早期的返回式航天器，無例外地都采取這種形式。 主要缺點(diǎn)： ◇ 再入過程的運(yùn)動(dòng)無法控制 ， 落點(diǎn)的偏差比較大 。 ◇ 制動(dòng)過載大 ，最大制動(dòng)過載在 8～ 10g， 已接近人體所能承受的極限，用于載人航天，航天員會(huì)感到很不舒服。 ◇ 雖然再入大氣層氣動(dòng)加熱瞬間短，但 迎風(fēng)面的熱流密度大 ，所采用的燒蝕式防熱結(jié)構(gòu) 燒蝕嚴(yán)重 ，
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