飞行器系列丛书气动减速技术

目录 第1章 绪论 1 1.1气动减速系统作用 1 1.2工作原理 2 1.2.1弹道系数 2 1.2.2工作原理 3 1.3类型及工作包线 4 1.3.1类型 4 1.3.2工作包线 5 1.4气动减速装置的应用情况 7 1.4.1飞行器回收 7 1.4.2救生 10 1.4.3空降空投 11 1.4.4兵器 14 1.4.5星际探测 14 1.4.6飞机 16 1.4.7高空空间应用 18 第2章 基本理论 21 2.1坐标系及其变换 21 2.1.1坐标系 21 2.1.2坐标系之间的关系 22 2.1.3运动状态量之间的关系 25 2.2纺织材料及透气性 26 2.2.1纺织材料原料及基本形态 26 2.2.2纺织材料力学性能 27 2.2.3纺织材料的透气性 29 2.2.4织物透气性的影响因素 31 2.3速度 33 2.3.1地速与空速 33 2.3.2表速、真速和实际空速 34 2.3.3极限速度 34 2.4过载 35 2.4.1过载的概念 35 2.4.2过载影响因素 36 2.5气动性能 37 2.5.1气动力 37 2.5.2结构外形对气动性能的影响 39 2.5.3透气性对气动性能的影响 40 2.5.4工况对气动性能的影响 42 2.6附加质量 45 2.6.1附加质量的概念 45 2.6.2附加质量的确定 48 第3章 航天器再入减速着陆系统 52 3.1概述 52 3.1.1再入航天器类型 52 3.1.2再入系统工作环境 54 3.2再入系统工作过程 58 3.2.1再入过程 58 3.2.2再入方式 60 3.3航天器回收着陆系统 63 3.3.1回收着陆过程 63 3.3.2回收系统组成 65 3.3.3伞舱盖分离过程 66 3.3.4着陆缓冲过程 68 3.4再入返回设计基本问题 70 3.4.1技术体系 70 3.4.2音障、热障和黑障 71 3.4.3再入走廊 71 3.5再入过程气动特性及飞行性能 75 3.5.1概述 75 3.5.2气动阻力与减速性能 76 3.5.3气动升力写轨迹控制 77 3.5.4配平迎角与稳定性能 78 3.6再入过程气动热 79 3.6.1气动热产生原因及影响 79 3.6.2热流密度工程估算方法 81 3.6.3参考焓方法 84 3.6.4表面温度估算 86 3.7再人航天器防热设计 87 3.7.1气动热设计 87 3.7.2防热方法 88 3.7.3防热材料 89 第4章 超音速气动减速系统 92 4.1概述 92 4.1.1大载重任务需求 92 4.1.2提高包线性能要求 94 4.2柔性充气式气动减速装置 95 4.2.1发展历程 95 4.2.2结构分类 98 4.2.3气球伞 101 4.2.4充气式阻力锥 107 4.3机械式气动减速装置 115 4.3.1结构类型及特点 115 4.3.2半刚性可展开伞状减速器 117 4.3.3折叠板刚性减速装置 119 4.3.4旋翼式气动减速装置 121 4.4飞行性能 124 4.4.1轨迹设计及控制 124 4.4.2刚体运动方程 125 4.4.3超音速减速系统轨迹计算 127 第5章 降落伞基础及气动性能 130 5.1概述 130 5.1.1发展历程 130 5.1.2伞系统组成 131 5.2伞衣类型 137 5.2.1伞衣几何结构 137 5.2.2密实织物伞 138 5.2.3开缝伞 141 5.2.4旋转伞 143 5.3降落伞的气动性能 145 5.3.1降落伞的气动力参数 145 5.3.2结构对气动力的影响 146 5.3.3伞衣压强分布及研究方法 148 5.3.4降落伞的气动稳定性 154 5.4降落伞的气动热问题 155 5.4.1热平衡方程 155 5.4.2对流换热系数 157 5.5阻力特征及控制 159 5.5.1意义 159 5.5.2收口方法 160 5.5.3收口绳的安装及结构 162 5.5.4收口布的安装及结构 163 5.5.5收口控制程度 165 5.6尾流及影响 166 5.6.1亚音速尾流 166 5.6.2超音速尾流 167 5.6.3尾流区影响因素 168 5.6.4降落伞尾流及伞顶塌陷 170 5.7群伞气动性能 174 5.7.1概述 174 5.7.2群伞性能特点 175 5.7.3群伞设计要点 178 5.8降落伞振动 180 5.8.1伞衣振动 180 5.8.2绳带振动 183 5.8.3共振 186 第6章 伞载系统动力学 188 6.1降落伞的工作过程 188 6.2降落伞开伞过程 189 6.2.1降落拿开伞方式 189 6.2.2降落伞开伞程序 190 6.2.3降落伞的充气过程 192 6.2.4降落伞的折叠和包装 193 6.3拉直过程动力学 196 6.3.1拉直阶段轨迹计算 196 6.3.2拉直力计算模型 198 6.3.3*大拉直力估算 201 6.3.4拉直力影响因素 204 6.3.5拉出过程设计要点 205 6.4充气过程动力学 206 6.4.1降落伞的充气性能 206 6.4.2阻力特征及附加质量的变化 210 6.4.3充气过程运动模型 215 6.4.4*大开伞动载估算 217 6.4.5开伞动载影响因素222 6.4.6充气过程设计要点 224 6.5伞载系统稳定稳降阶段 226 6.5.1稳定阶段损失高度估算 226 6.5.2伞载系统的稳定性 227 6.5.3伞载系统稳定性判据 228 6.5.4三维稳降阶段运动方程 231 6.5.5伞载系统稳定性影响因素 233 第7章 翼伞基础 238 7.1概述 238 7.2冲压式翼伞基本结构 240 7.3翼伞气动特性 242 7.3.1二维气动特性 242 7.3.2翼伞气动特性 243 7.3.3翼伞升阻比的影响因素 244 7.4翼伞系统静稳定性 247 7.4.1翼伞系统静稳定性分析 247 7.4.2静稳定性影响因素 248 7.5翼伞系统工作过裎 250 7.6开伞过程 252 7.6.1开伞控制方法 252 7.6.2充气过程运动模型 255 7.6.3收口布三阶段模型 258 7.7滑翔飞行过程 263 7.7.1翼伞系统六自由度模型 263 7.7.2翼伞系统平面运动模型 265 7.7.3稳定滑翔运动 267 7.7.4翼伞滑翔性能 268 7.8牵引升空过程 271 7.9翼伞操纵及减速雀降过程 273 7.9.1翼伞的操纵 273 7.9.2翼伞的雀降着陆运动 275 第8章 气动减速系统设计 277 8.1充气式减速器设计 277 8.1.1气球伞设计 277 8.1.2充气式再人器设计 282 8.1.3充气式减速器材料选择 284 8.2弹道型降落伞设计 290 8.2.1结构设计 290 8.2.2强度计算 292 8.3冲压式翼伞设计 299 8.3.1翼型设计 299 8.3.2伞衣设计 301 8.3.3伞绳及操纵绳设计 304 8.3.4其他附件设计 306 8.3.5材料选择 307