空天飞行器整体式救生座舱的稳定减速与分离特性数值模拟

• 作者: 刘愿 钱战森 陈川
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 整体式救生座舱 宽速域 稳定性 减速伞 重叠网格
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学
• 页码范围: 132-145
• 页数: 14页
• 分类号: V244.21
• 语种: 中文

摘要

整体式密闭救生座舱方案将座椅与驾驶舱进行整体设计,弹射后具有独立的气动型面,在包含亚声速、跨声速、超声速甚至高超声速等非常宽广的速度范围可以更好地保护飞行员免受高速气流的吹袭,是空天飞行器救生系统设计的重要途径之一.针对整体式救生座舱,首先开展基本静态气动性能数值模拟评估;之后采用一种刚性减速伞增稳方案(整体式座舱+减速伞)对其稳定性和减速效率进行改进;最后采用动态重叠网格方法,对整体式座舱+减速伞构型的近机弹射轨迹特性开展动态数值模拟计算,从而获得该构型在抛投过程中的稳定性和安全性.研究结果表明,单独整体式救生座舱难以具备静稳定性;减速伞方案可大幅改善座舱的稳定性能,使座舱在Ma=0.3～4.0范围内均具有静、动态稳定性,并呈现亚声速时随马赫数升高而增强、超声速时随马赫数升高而减弱的变化规律,且高马赫数(Ma=4.0)工况可通过降低飞行高度以增加动压的方式进一步提升座舱的动稳定性;在宽速域范围内,整体式座舱+减速伞构型经过弹射力和火箭推力的辅助作用,能够实现与机体的安全分离,并且分离后其俯仰振荡姿态均具有收敛特性.