超高速高空低動壓柔性罩體脫落天地相關性研究

張立坤, 盧寶剛, 董 超, 吳 喬, 楊依峰

(北京航天長征飛行器研究所, 北京 100076)

引 言

4片柔性罩體由連接繩縫合后套裝在飛行器表面, 再入過程中, 在氣動熱作用下, 小端鎖定機構的熱熔膠融化、 連接繩斷開, 連接繩剩余搭扣在氣動力作用下拉開、 罩體從飛行器表面脫落.

柔性罩體脫落過程持續一段時間, 并且4片罩體不對稱脫落產生附加氣動力, 使得飛行器再入角速度、 再入攻角增加, 造成飛行器過載異常放大、 落點偏差增大.

由于不同再入條件下氣動力/熱環境差異很大, 柔性罩體的脫落高度以及持續時間相差很大, 脫落高度越高、 持續時間越短, 對飛行器再入姿態影響越小、 造成的落點偏差也越小.

目前地面試驗設備能力無法同時模擬再入過程中柔性罩體的力/熱環境. 試驗中采用熔斷裝置模擬小端熱熔膠的解鎖過程.

根據超高速Mach數無關性, 采用部分相似準則, 選取風洞來流動壓達到飛行動壓, 考核不同再入高度下, 柔性罩體連接繩在氣動力作用下的脫開過程, 以及脫落過程對飛行器產生的干擾力. 試驗中, 采用多臺高速攝像立體記錄脫落時間, 圖1為試驗中使用的多目視覺觀測平臺, 采用6分量天平動態測量脫落過程的干擾力.

1 地面試驗設計

本次試驗在中國航天空氣動力技術研究院FD-16風洞進行. FD-16風洞是一座暫沖、 吹引式φ1.2 m高超聲速風洞, 能夠模擬不同動壓的飛行條件, 以Ma=5 為例, 來流動壓變化范圍為 2～36 kPa, 模擬再入高度為70～40 km.

建立均勻流……