专利名称：一种轴对称钝头体返回器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种返回器气动布局，能够适用于亚声速、跨声速、超声速及高超声速再入飞行。
背景技术：
载人登月返回器返回地面时，需要以第二宇宙速度再入飞行，和第一宇宙速度载人再入飞行相比难度更大，因此对返回器(一般采用轴对称钝头体外形)气动特性的要求更高。我国的“神舟”载人飞船返回器已成功实现了第一宇宙速度的载人再入飞行，但是这种返回器气动外形并不能满足第二宇宙速度载人再入的要求，其中一个重要的原因是升阻比偏低。第二宇宙速度载人再入一般要求返回器的升阻比在O. 30以上，而“神舟”返回器 的升阻比只有O. 25左右。升阻比较高的返回器外形，如Apollo，往往存在非单点稳定的问题，即在0° 180°攻角范围内存在两个或两个以上的静稳定配平点。假如返回器在再入过程中以非设计配平攻角飞行，那么热防护系统不能提供足够保护，其后果将是灾难性的。Apollo采用了一套备用的反作用力控制系统(RCS)来确保在主控制系统失效的情况下仍能够控制返回器的飞行姿态。但是在控制系统全部失效的情形下，返回器的飞行安全很难得到保证。而对于单点稳定的返回器外形，如“神舟”，即使控制系统失效，返回器在飞行姿态偏离设计点的情况下能够自动回到唯一的静稳定配平设计点。如图I所示，“神舟”返回器外形设计是通过在后体增加一对稳定耳片来实现单点稳定的，如果去掉这两个耳片，“神舟”返回器外形是非单点稳定的。但是这种耳片设计对于改善返回器单点稳定特性的效率比较有限，如果增大“神舟”返回器外形的后体倒锥角以提高其升阻比来满足第二宇宙速度载人再入飞行的要求，那么采用同样的耳片设计并不能使新外形实现单点稳定。因此，如何能够获得升阻比较高，同时又具有单点稳定特性的返回器外形，是载人登月返回器气动布局设计的一个技术难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种升阻比较高，同时又具有单点稳定特性的轴对称钝头体返回器。本发明的技术方案是一种轴对称钝头体返回器，包括一个舱体、一个耳片、以及两个边条；所述舱体为轴对称钝头体,依次由头部、倒圆、后体、球面过渡体和尾部组成；所述头部为球冠形状，所述头部通过倒圆过渡至后体，后体为锥面形状；所述尾部为锥体或柱体，后体与尾部之间通过球面过渡体连接；所述耳片安装在所述球面过渡体的迎风面的中央，两个边条分别位于舱体的左右两侧。边条的外缘形状为直线或曲线。耳片与舱体连接处的厚度比耳片后缘的厚度大。耳片与舱体连接处的宽度比后缘的宽度小。
耳片上下表面均为弧面，耳片一端安装在靠近球面过渡体的底部附近，耳片另一端延伸至与舱体的底部平齐。本发明与现有技术相比的优点如下(I)本发明采用在两侧安装边条和在后体与尾部连接的部分安装单个耳片的设计，其中边条能够改变亚声速时返回器背风面的流场结构，降低使得返回器不稳定的俯仰力矩，耳片能够产生有利于返回器稳定的俯仰力矩。与现有的双耳片设计相比，对返回器单点稳定特性的改善作用大大提高。(2)本发明的返回器的升阻比可以达到O. 30以上；能够同时解决载人登月再入对返回器升阻比和单点稳定性的需求问题，而现有技术不能。(3)本发明结构简单，容易实现。
图I为现有的双耳片外形的返回器的三维示意图。图2为本发明的返回器舱体外形图。图3为本发明的返回器三维外形图。图4a-图4c为不同形状、尺寸的边条外形示意图。图5为第一种耳片结构示意图，其中图5a为侧视图、图5b为俯视图。图6为第二种耳片结构示意图，其中图6a为侧视图、图6b为俯视图。 图7为第三种耳片结构示意图，其中图7a为侧视图、图7b为俯视图。图8为舱体外形、双耳片外形以及本发明外形单点稳定特性的比较图。图9为舱体外形、双耳片外形以及本发明外形升阻比特性的比较图。
具体实施例方式下面结合实例，说明本发明的具体实施方式
。如图3所示，本发明的轴对称钝头体返回器包括一个舱体I、一个耳片2、以及两个边条3。所述耳片2安装在舱体I的球面过渡体的迎风面的中央，两个边条3分别位于舱体I的左右两侧。下面对每个部件的设计方法进行介绍I.根据总体尺寸和升阻比要求，生成返回器舱体外形。舱体外形为球冠倒锥形，如图2所示。舱体头部11为球冠形状,通过倒圆12过渡为锥面形状的后体13,尾部15为锥体或柱体，后体13与尾部15之间通过球面过渡体14连接。舱体的最大截面直径dm是决定返回器尺寸的主要参数，根据总体需求确定；球冠半径&和倒锥角Θ是影响返回器升阻比的主要几何参数。球冠半径&取值一般在1.0倍到1.2倍(1111之间，倒锥角Θ取值一般在7。 33。之间。2.在舱体左右两侧各生成一个边条，边条的尺寸和形状可根据实际需求作适当的调整，如图4a_c所示。边条的外缘形状为直线或曲线。如图4a所示的边条，其外缘形状为曲线，其高度和厚度分别为舱体最大截面直径dm的5%和2. 5%。如图4b所示的边条，其外缘形状为曲线，其高度比图4a的高度小。如图4c所示，将边条外缘形状改为直线。3.在舱体后部的迎风面中央生成一个耳片，耳片的尺寸、形状以及安装位置也可根据实际需要作适当调整，如图5-7所示。耳片与舱体连接处较厚，后缘则比较薄。图5所示耳片上下表面均为弧面，耳片一端安装在靠近球面过渡体的底部附近，耳片另一端延伸至与舱体的底部平齐；耳片与舱体连接处的宽度比后缘的宽度小；耳片平均宽度和长度分别为舱体最大截面直径Clm的25%和17%。如图6所示，耳片的上下表面为平面，其安装在靠近球面过渡体的顶部附近。如图7所示，耳片的上下表面为平面，其安装在靠近球面过渡体的底部附近。边条的主要作用是改变亚声速时返回器背风面的流场结构，降低使得返回器不稳定的俯仰力矩，耳片的主要作用是产生有利于返回器稳定的俯仰力矩。假设采用本发明设计的返回器外形与没有采用本发明的外形(仅舱体)以及采用现有双耳片设计的外形，这三个外形的舱体是完全一致的。舱体外形的Rn和θ取值分别·
图8给出了这三个外形在马赫数Ma = O. 6时，相对质心的俯仰力矩系数Cmz随攻角α变化曲线的比较。如果Cmz α曲线在α = O -180°范围内只有一个静稳定配平点(在该点Cmz = O且Cmz对α的导数CMza < O)，则该外形是单点稳定的，否则是非单点稳定的。由图6可见，原舱体外形是非单点稳定的，采用本发明的设计之后实现了单点稳定，而采用现有的双耳片设计则不能实现单点稳定。图9给出了这三个外形在马赫数Ma= 10时，升阻比L/D随攻角α变化曲线的比较。由图可见，采用本发明的设计对返回器升阻比的影响不大。
权利要求
1.一种轴对称钝头体返回器，特征在于包括一个舱体(I)、一个耳片(2)、以及两个边条(3);所述舱体为轴对称钝头体，依次由头部(11)、倒圆(12)、后体(13)、球面过渡体(14)和尾部(15)组成；所述头部(11)为球冠形状，所述头部(11)通过倒圆(12)过渡至后体(13)，后体(13)为锥面形状；所述尾部(15)为锥体或柱体，后体(13)与尾部(15)之间通过球面过渡体(14)连接；所述耳片(2)安装在所述球面过渡体(14)的迎风面的中央，两个边条3分别位于舱体(I)的左右两侧。
2.根据权利要求I所述的一种轴对称钝头体返回器，特征在于边条的外缘形状为直线或曲线。
3.根据权利要求I所述的一种轴对称钝头体返回器，特征在于耳片与舱体连接处的厚度比耳片后缘的厚度大。
4.根据权利要求I所述的一种轴对称钝头体返回器，特征在于耳片与舱体连接处的宽度比后缘的宽度小。
5.根据权利要求3或4所述的一种轴对称钝头体返回器，特征在于耳片上下表面均为弧面，耳片一端安装在靠近球面过渡体(14)的底部附近，耳片另一端延伸至与舱体的底部平齐。
全文摘要
本发明公开了一种轴对称钝头体返回器，采用该设计的返回器布局由舱体(1)、耳片(2)、以及一对边条(3)组成。耳片(2)位于舱体(1)尾部迎风面的中央，边条(3)位于舱体(1)的左右两侧。边条的主要作用是改变亚声速时返回器背风面的流场结构，降低使得返回器不稳定的俯仰力矩，耳片的主要作用是产生有利于返回器稳定的俯仰力矩。采用这种返回器外形能够满足载人登月再入的升阻比要求，同时又能够实现单点稳定。
文档编号B64G1/22GK102941927SQ20121052001
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者陈冰雁, 詹慧玲, 周伟江, 纪楚群, 杨云军 申请人:中国航天空气动力技术研究院