目錄 第1章概論1 1.1降落傘的應用與發(fā)展1 1.2航天器降落傘減速著陸技術4 1.2.1航天器降落傘減速著陸技術概述4 1.2.2航天器降落傘減速著陸技術的發(fā)展6 1.2.3航天器降落傘減速著陸過程10 1.3航天器降落傘減速系統(tǒng)動力學16 1.3.1降落傘拉直動力學16 1.3.2降落傘充氣動力學19 1.3.3降落傘穩(wěn)定下降動力學21 1.3.4降落傘動力學參數(shù)辨識21 1.3.5降落傘動力學仿真軟件22 第2章降落傘氣動減速裝置24 2.1降落傘的組成及主要設計參數(shù)24 2.1.1降落傘的組成24 2.1.2降落傘的主要設計參數(shù)25 2.2常用降落傘的結構27 2.2.1平面圓形傘34 2.2.2截錐形傘34 2.2.3錐形帶條傘34 2.2.4環(huán)縫傘35 2.2.5無肋導向面?zhèn)?5 2.2.6環(huán)帆傘36 2.2.7盤縫帶傘36 2.2.8方形傘36 2.2.9十字形傘37 2.2.10可控翼傘37 2.3降落傘的開傘過程37 2.3.1開傘過程概述37 2.3.2航天器降落傘開傘過程40 2.4降落傘的充氣性能41 2.4.1充氣時間41 2.4.2傘衣阻力面積變化43 2.4.3開傘動載45第3章物傘系統(tǒng)動力學基礎51 3.1剛體動力學模型51 3.1.1一般剛體動力學模型51 3.1.2考慮附加質量的剛體動力學方程54 3.1.3剛體運動學方程57 3.2降落傘動力學模型58 3.2.1降落傘的幾何參數(shù)58 3.2.2降落傘的質量參數(shù)59 3.2.3降落傘動力學方程61 3.2.4降落傘的氣動力62 3.3物傘系統(tǒng)動力學模型63 3.3.1一般物傘系統(tǒng)多體動力學模型63 3.3.2不同自由度的物傘系統(tǒng)動力學模型65 第4章航天器降落傘減速系統(tǒng)動力學建模78 4.1航天器降落傘系統(tǒng)動力學模型78 4.1.1飛船降落傘減速系統(tǒng)78 4.1.2簡化假設與坐標系定義79 4.1.3返回艙動力學模型80 4.1.4降落傘動力學模型82 4.1.5吊掛約束模型85 4.2單艙下降階段動力學模型89 4.3拉直階段動力學模型89 4.3.1模型假設89 4.3.2傘包動力學模型90 4.3.3約束模型90 4.3.4初始條件和終止條件91 4.4充氣階段動力學模型91 4.4.1簡化假設91 4.4.2阻力面積隨時間的變化92 4.4.3收口傘衣的充滿時間92 4.4.4質量和轉動慣量93 4.4.5附加質量及其變化率95 4.4.6充氣階段降落傘的動力學方程95 4.4.7初始條件和終止條件96 4.5穩(wěn)定下降階段動力學模型97 4.5.1質量和轉動慣量97 4.5.2全張滿階段動力學方程97 第5章傘艙蓋彈射分離動力學99 5.1降落傘的開傘方式99 5.1.1彈傘筒彈射開傘100 5.1.2彈傘器彈射開傘100 5.1.3彈傘艙蓋牽引開傘100 5.1.4引導傘牽引開傘100 5.2彈傘分離動力學模型100 5.2.1動力學模型101 5.2.2方程的分析解104 5.3柔性繩索的多節(jié)點質量阻尼彈簧模型109 5.3.1坐標系定義109 5.3.2質量阻尼彈簧模型的動力學方程111 5.4彈傘艙蓋拉傘包過程動力學模型113 5.4.1模型假設和坐標系定義114 5.4.2傘艙蓋動力學方程115 5.4.3傘包動力學方程117 5.4.4連接約束模型117 5.5柔性繩索的連續(xù)模型120 5.5.1坐標系建立120 5.5.2空間連續(xù)繩索的動力學方程121 5.5.3連續(xù)繩索動力學模型的簡化123 5.6傘艙蓋拉傘包過程的連續(xù)模型124 5.6.1基本假設124 5.6.2坐標系建立124 5.6.3邊界條件125 5.6.4初始條件126 5.6.5模型求解流程127 第6章航天器降落傘拉直動力學與抽打現(xiàn)象128 6.1降落傘直線拉出模型128 6.2大型降落傘拉直動力學模型130 6.2.1大型降落傘拉直過程階段劃分131 6.2.2主傘拉直過程各階段的動力學模型131 6.3大型降落傘拉直過程中的抽打現(xiàn)象分析142 6.3.1抽打現(xiàn)象的特征參數(shù)定義143 6.3.2抽打現(xiàn)象的特點分析144 6.3.3抽打現(xiàn)象的形成原因分析146 6.3.4抽打現(xiàn)象的影響因素分析148 第7章航天器降落傘減速系統(tǒng)動力學參數(shù)辨識方法149 7.1降落傘動力學參數(shù)辨識概述149 7.1.1辨識特點149 7.1.2辨識算法150 7.2基于極大似然法的充氣階段參數(shù)辨識151 7.2.1算法原理151 7.2.2辨識流程153 7.2.3降落傘充氣參數(shù)辨識153 7.3基于遺傳算法的穩(wěn)定下降階段參數(shù)辨識156 7.3.1算法原理156 7.3.2辨識流程157 7.3.3降落傘氣動力參數(shù)辨識158 第8章航天器降落傘減速系統(tǒng)試驗光測圖像分析方法163 8.1光測圖像分析的基本原理163 8.1.1坐標系定義163 8.1.2光學成像基本原理164 8.1.3雙目視覺基本原理165 8.2機載光測圖像分析方法166 8.2.1機載光測圖像的特點167 8.2.2機載光測圖像預處理168 8.2.3傘衣區(qū)域分割173 8.2.4機載光測圖像分析175 8.3地面光測圖像分析方法178 8.3.1地面光測圖像的特點178 8.3.2地面光測圖像的預處理179 8.3.3降落傘區(qū)域分割180 8.3.4地面光測圖像分析190 第9章航天器翼傘減速系統(tǒng)動力學193 9.1翼傘概述194 9.1.1典型結構194 9.1.2翼傘的主要術語及定義195 9.1.3氣動力特性198 9.1.4減速和雀降性能199 9.1.5開傘控制方法200 9.1.6折疊包裝201 9.1.7工作過程202 9.2翼傘系統(tǒng)的動力學模型203 9.2.1幾何參數(shù)203 9.2.2附加質量204 9.2.3六自由度模型206 9.2.4八自由度剛性鉸接模型213 9.2.5十二自由度非剛性連接模型219 9.3翼傘系統(tǒng)的歸航軌跡設計221 9.3.1軌跡設計中的質點模型221 9.3.2翼傘系統(tǒng)的分段歸航設計223 第10章航天器降落傘減速半實物仿真系統(tǒng)229 10.1系統(tǒng)動力學仿真架構229 10.1.1仿真框架的構建思路230 10.1.2模型的分解230 10.1.3模型的連接232 10.2航天器降落傘減速著陸仿真框架的實現(xiàn)233 10.2.1降落傘減速著陸仿真框架的層次結構233 10.2.2航天器降落傘減速著陸系統(tǒng)階段模型的轉換236 10.3航天器降落傘減速著陸半實物仿真系統(tǒng)關鍵技術237 10.3.1航天器降落傘減速著陸半實物仿真系統(tǒng)結構組成237 10.3.2航天器降落傘減速著陸半實物仿真系統(tǒng)網絡設計239 10.3.3航天器降落傘減速著陸半實物仿真系統(tǒng)實時控制240 10.3.4航天器降落傘減速著陸半實物仿真系統(tǒng)運行流程242 10.4減速著陸動力學仿真子系統(tǒng)244 10.4.1減速著陸動力學仿真子系統(tǒng)結構和設計244 10.4.2回收程序控制裝置模擬程序設計245 10.5環(huán)境壓力模擬子系統(tǒng)249 10.5.1返回艙取壓孔附近壓力系數(shù)249 10.5.2環(huán)境壓力模擬子系統(tǒng)組成和運行流程250 10.6程控自動測試與IO子系統(tǒng)251 10.6.1IO子系統(tǒng)組成251 10.6.2IO子系統(tǒng)的技術實現(xiàn)252 第11章航天器降落傘減速系統(tǒng)試驗方法254 11.1相似準則254 11.1.1馬赫數(shù)255 11.1.2雷諾數(shù)255 11.1.3弗勞德數(shù)255 11.1.4斯特勞哈爾數(shù)255 11.1.5質量比256 11.1.6結構特性256 11.2風洞試驗256 11.2.1風洞試驗裝置257 11.2.2常規(guī)風洞試驗263 11.2.3動態(tài)開傘試驗269 11.2.4流動顯示試驗270 11.2.5翼傘風洞試驗272 11.2.6數(shù)據修正方法273 11.3空投試驗276 11.3.1傘塔投放試驗277 11.3.2飛機空投試驗277 11.3.3浮空氣球空投試驗278 11.3.4探空火箭空投試驗280 11.4其他試驗方法281 11.4.1拖曳試驗281 11.4.2水洞試驗282 參考文獻284