载人飞船利用返回舱反推发动机制动缓冲方案参数初步分析

随着深空探测任务的发展,载人飞船规模不断加大,返回舱再入返回的质量越来越大,主要依靠降落伞方式减速的难度也随之增大.分析国外在研载人飞船研制特点,特别是国外载人飞船配置反推发动机的可行性,提出利用反推发动机实现制动着陆的方案设想,重点是反推发动机点火高度、反推前返回舱下落姿态,以及反推发动机安装位置等对发动机推力、工作时间等参数分析.     

美国新型火箭将大量继承航天飞机技术

随着航天飞机退役时间的迫近,NASA正在全力发展作为替代方案的新一代航天运载器--载人运载火箭(CLV),并希望缩减研制费用和实现新老系统之间的平稳转换.按照NASA的设想,将用CLV和"载人探测飞船"(CEV)的组合代替过去的航天飞机执行载人航天任务.     

未来航天之星美国"猎户座"载人飞船

34年前,"阿波罗"17号飞船最后一次在月球表面着陆.而随着"猎户座"载人探测飞船项目竞标的尘埃落定,美国洛克希德·马丁公司将承担起研制美国下一代载人飞船的任务,以取代航天飞机向国际空间站输送宇航员,并在2018年载人重返月球.     

美国载人探索飞船计划综述

介绍美国载人探索飞船重大载人航天计划产生的背景、总体目标和方案构想、飞船各分系统组成与关键技术以及计划的最新进展情况,总结载人探索飞船的先进技术理念。     

21世纪国际载人航天技术发展新动向及启示

2008年9月27日,中国宇航员乘坐神舟七号飞船成功进行了空间出舱活动,这标志着中国载人航天战略第二步的顺利实施。在此中国载人航天事业难得的机遇和发展期,认真剖析国外载人航天技术的发展动向,将有助于探索一条既适合中国国情又能少走弯路的载人航天发展道路。     

独树一帜的"神舟"五号

我国航天专家们经过几年的研究和论证,根据我国的国情和国力,一致同意从当今最先进的飞船起步,直接研制3舱式载人飞船,并起了一个有中国特色的名字--"神舟"号.     

2014年国外载人航天发展综合分析

<正>2014年,国外主要航天国家继续大力推进新一代载人航天系统的研制,载人航天与深空探索领域取得诸多显著成果。对美国而言,能力驱动成为推动载人航天持续发展的重要途径,多目标选择成为其下一步探索的主要特点。月球没有放弃,载人小行星重定向方案逐渐明晰但备受质疑,火星始终作为其可预见的载人空间探索的最终目标。面对国内是否继续发展载人航天的争论,美     

载人飞船安全性评估方法研究

安全性评估是安全性验证的一种形式,是在产品转阶段或出厂前对产品安全性水平做出量化的综合评估,并为下一步的管理决策提供依据。结合我国载人飞船可靠性安全性工作,研究提出载人飞船安全性定量评估方法。介绍并分析近几年发射的载人飞船进行安全性评估所采用的"安全性评估方法Ⅰ、Ⅱ"和国际上安全性定量评价应用较为广泛的"PRA方法",简述"安全性评估方法Ⅰ、Ⅱ"在载人飞船上的应用情况,提出载人航天器后续安全性评估工作建议。     

美国载人登火星方案综述

综述美国载人登火星方案的主要体系结构,对各方案的轨道设计、推进方式、交会方式等问题进行了总结,详细介绍了有代表性的典型方案,对我国未来的载人登火星任务概念设计提供了有益参考。     

天宫二号空间实验室延寿设计及实施

天宫二号作为天宫一号的备份产品而生产,是地面贮存时间最长的载人航天器。为确保满足任务要求,同时提高经济效益,降低研制成本,开展了天宫一号备份器产品延长设备贮存期的可行性研究及措施制定工作,覆盖天宫二号产品数量的80%,通过识别和克服寿命影响因素,采用维修、改造、改善贮存环境条件、借鉴工程应用信息等延寿措施,首次制定了系统级载人航天器延寿方案。方案的有效性通过天宫二号完成神舟十一载人飞船和天舟一号货运飞船任务得到了验证,也可为后续航天器产品延寿工作设计提供参考。     

中国航天器新型热控系统构建进展评述

热控是由工程热物理与航天技术相互促进发展而形成的一门交叉学科，直接影响着航天器的总体设计水平。随着中国航天事业的飞速发展，对热控设计提出了越来越高的要求，并已成为制约中国航天器设计水平的关键瓶颈技术之一。本文综合评述了中国航天器新型热控系统构建的最新研究成果和进展，具体包括：针对载人航天、探月工程等不同任务需求，构建出了相应的新型热控系统，开发出了以泵驱单相流体回路、重力驱动两相流体回路、环路热管与水升华器等为代表的一批新型热控产品。在此基础上，结合中国航天工程实际需求，指出了今后的主要研究方向。     

基于模型的载人航天器研制方法研究与实践

载人航天器具有系统规模大、技术难度高、单件小批量、无法通过多次飞行持续完善设计、可靠性要求高等特点。当前载人航天器研制中仍存在着参数化和模型化程度不高、基于模型的系统综合仿真验证不足、研制各环节缺乏数字化集成等问题，传统基于文本的系统工程方法已无法满足研制需求，亟需采用基于模型的系统工程方法。本文针对载人航天器的研制现状和应用需求，提出了面向载人航天器全生命周期的模型体系，定义了需求模型、功能模型、产品模型、工程模型、制造模型、实做模型等六类模型，提出了基于模型的研制流程，包含系统设计闭环验证、产品设计闭环验证、实做产品闭环验证3个验证环节，并深入探索了各研制环节中不同模型间的传递与关联关系。以某型号载人航天器为应用基础，系统地验证了提出的方法。     

导航辅助下基于LAS码的天基多目标测控

中继卫星的天基测控是解决中低轨道航天器大范围、长时间、多目标测控的有效途径,但用户星到中继卫星的时延误差、多普勒频移校正误差等参数会对多目标测控带来干扰。针对该问题,首先分析了定位误差引起的时延误差、多普勒频移校正误差等因素,设计了天基多目标前向链路遥控SMA(S-band Multiple Access,S频段多址)信号形式和反向遥测链路SMA信号形式,选择与时延校正误差相匹配的LAS(Large Area Synchronous,大区域同步)码作为反向遥测信息的扩频码,建立了导航辅助的终端时延和频率预校正方案模型,可以有效消除多用户干扰。仿真表明,当Eb/N0≥10.5dB时,前向遥控信息误码率pe≤1×10~(-6),反向遥测信息误码率pe≤1×10~(-6),使用LAS码比Gold序列约有2dB性能改善,为基于我国天链卫星的中低轨道卫星稳定运行、载人航天交会对接以及后续空间站建设等任务的测控提供重要参考。     

载人登月着陆器奔月窗口搜索方法

对环月轨道共面交会的载人登月任务中,着陆器(LM)奔月零窗口与轨道参数精确快速设计方法进行了研究。任务采用人货分离奔月模式,着陆器于载人飞船到达环月轨道前抵达环月共面交会轨道,着陆器近月点一次共面减速完成近月制动。提出一种三层快速精确奔月窗口搜索方法:第一层采用地心二体轨道理论解析计算月窗口及奔月轨道参数初值,作为正确性基本参考;第二层采用改进的双二体解析动力学模型求解月窗口内奔月轨道参数变化规律;第三层采用高精度轨道动力学模型和SQP_Snopt优化求解奔月零窗口及轨道参数精确解。仿真结果表明,本文提出的三层逐级奔月窗口搜索方法能快速精确求解载人登月任务中着陆器奔月窗口及精确轨道参数,也揭示了影响着陆器奔月窗口的主次因素和规律,为中国未来载人登月工程提供参考。     

载人多旋翼飞行器动力单元选型方法研究

载人多旋翼飞行器具有结构尺寸大、载荷需求大、可选用的旋翼大小不等且数目不定的特点,快速确定此类飞行器的动力单元具有较强的工程实用性。以设计一款单人多旋翼飞行器为例,搜集品牌官网推荐的百余组匹配方案数据,采用穷举法计算并获得九组性能参数之间的关系;在此基础上,建立旋翼及等效电路模型,针对 22 款优选电机的最大工作电压,采用优化法计算可匹配的最大旋翼尺寸及需用旋翼个数。结果表明：优化选型所得方案更精准高效,该方法可用于快速获得大质量效率、高续航、低成本的动力单元方案。     

航天器返回地球的气动特性综述

航天器返回地球的飞行过程中,气动特性是实现将宇宙飞行速度减到落地前速度、保证再入飞行得到有效控制以及再入防热安全可靠的关键因素。针对简单旋成体气动外形、半弹道式再入控制、烧蚀防热类返回航天器,综述了返回地球过程中变化的空气流域特性、航天器周围的气体绕流环境、空气与航天器作用产生的动力学与热效应等。系统地给出了该类航天器的再入气动特性参数与飞行性能的共性规律,包括:气动阻力与再入减速、气动升力与再入轨迹控制、配平攻角与飞行稳定性、气动加热与防热,以及再入过程中不同气动特性航天器、气象条件变化等对再入飞行性能的影响规律。为航天器开展返回飞行过程的跨流域气动性能工程研制提供设计参考。     

A new landing impact attenuation seat in manned spacecraft biologically-inspired by felids

When manned spacecraft comes back to the earth, it relies on the impact attenuation seat to protect astronauts from injuries during landing phase. Hence, the seat needs to transfer impact load, as small as possible, to the crew. However, there is little room left for traditional seat to improve further. Herein, a new seat system biologically-inspired by felids’ landing is proposed.Firstly, a series of experiments was carried out on cats and tigers, in which they were trained to jump down voluntarily from different heights. Based on the ground reaction forces combined with kinematics, the experiment indicated that felids’ landing after self-initial jump was a multi-step impact attenuation process and the new seat was inspired by this. Then the construction and work process of new seat were redesigned to realize the multi-step impact attenuation. The dynamic response of traditional and new seat is analyzed under the identical conditions and the results show that the new concept seat can significantly weaken the occupant overload in two directions compared with that of traditional seat. As a consequence, the risk of injury evaluated for spinal and head is also lowered, meaning a higher level of protection which is especially beneficial to the debilitated astronaut.     

载人登月人货分运与人货合运模式对比分析

由于载人航天任务所具有的确保航天员安全的特殊属性,载人登月任务模式往往因此必须考虑救生等多种环节和因素,变得十分复杂。针对目前载人登月人货分运及人货合运两种任务模式,通过比较分析表明,从安全性、任务风险、飞船设计约束、发射窗口、测控支持复杂度方面来看,人货合运模式要优于人货分运模式,但是人货合运模式中的重型火箭如果被要求按照载人火箭标准进行设计和考核,其研制周期、经费方面的投入将会增加。     

Avionics for manned spacecraft

The author describes the avionic equipment for manned spacecraft, past, present, and future. He treats the four classic avionic systems-crew interface, flight control, navigation, and communication-and adds a fifth called subsystem management which refers to the monitoring and reconfiguration of equipment when faults occur. He starts by describing the functions of spacecraft avionics in general. He then discusses what he considers to have been the first manned spacecraft, the X-15. He continues with the early US and Soviet spacecraft (including their space stations), the US shuttle, and the European Spacelab. He concludes with projections for the avionics in future manned spacecraft, such as the US Space Station, a lunar base, and planetary explorers     

斜向弹性支撑飞船座椅缓冲性能

当出现具有较大水平速度的斜冲击着陆工况时,飞船座椅头盆向冲击过载可能危及航天员生命安全。在现有的胸背向着陆冲击过载缓冲机构的基础上,引入座椅斜向弹性支撑模型,建立了斜向弹性支撑座椅缓冲系统的动力学模型。对具有较大水平速度的斜冲击着陆工况的仿真结果表明,相比于现有的铰接支撑缓冲系统,适当参数组合下的斜向弹性支撑座椅缓冲系统能有效降低航天员头盆向冲击过载且不增加胸背向冲击过载;综合支撑角度、刚度和阻尼各个参数影响规律,可以得到优化的座椅设计方案。