载人航天器月地返回再入问题研究

结合国外探月返回再入飞行的工程实践情况,对国外载人航天器月地返回再入几何约束、再入走廊约束、航天员过载限制约束,以及再入轨道、再入航程、再入方式和气动外形的选择策略进行了研究和分析。文章的研究结果可为我国载人探月及载人深空探测航天器返回再入设计提供参考。     

地外星体土壤取样机构技术

取样技术是地外星体土壤取样任务的核心技术之一。在调研各国地外星体土壤取样任务的基础上,对人工取样和无人的钻取取样、铲挖取样、夹取取样、研磨取样、复合取样等方面的国外地外星体土壤取样技术进行了分析比较,得出以下结论：多数无人自主土壤取样机构都可以看作由决定作业方式的末端执行器和位置机构两部分组成,钻取、铲挖、研磨是有效的...     

基于改进Gauss伪谱法的探月返回器跳跃式再入轨迹优化设计

基于改进的Gauss伪谱法,研究了探月返回器跳跃式再入轨迹优化设计问题.首先给出了探月返回器再入轨迹优化问题的三维模型.然后针对探月返回器配平攻角飞行的特点,考虑到实际倾侧角反转机动不可能瞬时完成,对单一控制变量倾侧角的变化范围进行合理限制,并以总吸热量为性能指标,设计了满足过载和驻点热流约束的小升力体大航程跳跃式再入轨迹.最后基于该优化算法,将返回器在各相同初始条件下发生跳跃和不发生跳跃时的最大航程进行比较,并求解得到在不同升阻比和存在不同程度大气密度偏差时不发生跳跃的再入轨迹最大航程和过载峰值,以分析跳跃式轨迹在扩大小升力体再入航程方面的优势.     

星历模型下地月自由返回全飞行过程轨道设计

面向载人登月任务需要,针对星历模型下具备自由返回能力的地月转移轨道设计问题进行了研究。在三体模型下对地月三维自由返回轨道进行了求解,得到了地月空间内的自由返回轨道分布情况。在二体模型假设下对近月段的三脉冲变轨进行了求解,给出了变平面机动的计算方法。进一步提出了两轮逐次优化修正策略,分别以高度和再入走廊为主要约束,采用内点法和SQP算法在高精度星历模型下对自由返回轨道初值进行逐次优化修正。之后,采用SQP算法在星历模型下对近月三脉冲变轨进行优化修正,得到了星历模型下的自由返回+近月三脉冲变轨地月转移策略。仿真校验结果表明本文提出的方法能够在给定约束下有效求解星历模型下具备自由返回能力的地月转移轨道,为载人登月任务的转移轨道设计提供参考。     

典型返回再入过载下姿态差异对猕猴生理反应的影响研究

为探究典型登月返回过载下姿态差异对机体生理反应的影响,选取18只猕猴作为实验对象,在动物离心机上模拟过载峰值为13 G、15 G的嫦娥任务(卧姿)与阿波罗登月返回(躺姿)过载环境,采用心电监护仪监测猕猴过载前后心率、血压、血氧饱和度参数变化,并对测试前后行为学变化进行评分。实验结果表明：在峰值为13 G、15 G过载作用下,卧姿猕猴心率最大增幅分别为88%、107%,收缩压/舒张压分别增加了24 mmHg/15 mmHg、18 mmHg/12 mmHg,血氧饱和度分别降低了0%、5%;躺姿猕猴心率最大增幅分别为48%、28%,收缩压/舒张压分别增加了8 mmHg/-4 mmHg、2 mmHg/8 mmHg,血氧饱和度分别降低了3%、1%。13 G过载实验后,卧姿猕猴心率显著高于躺姿猕猴(P=0.015),其余生理参数均无显著差异。2种姿态过载暴露后猕猴均表现出一定程度的精神萎靡与反应灵敏性下降,但卧姿猕猴在扑咬反应上减弱更明显(P=0.035),其余差异不显著。卧姿工况较躺姿工况而言,机体的生理反应对于过载环境更为敏感,心率、血压变化幅度更大。     

让拾取更高效

德国易格斯公司新近开发出一款用于物流和特殊用途机器制造的、创新的智能输送链。PickChain是一个连续旋转的输送链,它集合了能量和数据供应,显著降低了拾取操作所需要的时间。与传统物流和输送相比,它无需多余的起点和返回运动,可进行连续     

地球大气再入返回器辐射加热计算方法研究

针对地球大气再入返回器的辐射加热计算方法开展了研究,采用NASA的高温空气辐射加热预测软件QRAD中用到的四光谱带模型,同时考虑了辐射散热效应及非平衡辐射加热.对于返回舱大底的辐射加热分布特性,采用了基于牛顿压力分布的计算方法.计算结果表明,发展的高超声速再人体辐射加热预测方法结果可靠.     

基于Ansys的载人登月跳跃式返回过程中人体胸部骨骼系统损伤分析

针对载人航天器月地返回再入过程对航天员造成损伤的问题,采用有限元方法开展探月飞船跳跃式返回过程中航天员胸部骨骼系统的生物力学仿真分析,对该过程中人体胸部骨骼及软组织可能受到的损伤做出预测.基于CT图像对人体胸部骨骼、韧带和椎间盘建立有限元模型,通过肋骨侧弯和胸部撞击实验验证了模型准确性,并在Ansys中计算各骨骼及软组...     

半刚性机械展开式气动减速技术机构与热防护研究

针对半刚性机械展开式气动减速技术特点,文章首先选取了八棱台气动外形,分析了考虑柔性面变形影响的气动环境特征,然后开展了连杆机构原理设计和柔性防热结构设计,最后进行了机构构型稳定性仿真分析、柔性防热材料风洞试验验证、柔性防热结构套装及气动面展开性能验证。研究显示:八棱台外形棱边处气动热整体上大于柔性面区域且在棱边靠近边缘处出现最大值;棱边处和柔性面区域的气动压力随径向距离变化不大且两处的气动压力水平相当,而气动剪力随径向距离变化明显且棱边处的气动剪力明显大于柔性面区域;整个连杆机构在气动力作用下不发生结构破坏和失稳,能够保证气动面构型稳定性;新研的柔性防热材料经风洞试验考核能够耐受规定的气动力热环境,并能保证气动面背温在机构正常使用范围内;经原理样机验证,机构运动性能及柔性防热结构可折叠性能良好。