几片小小的栅格舵,可以给火箭重复使用打基础?

时间:2019-08-28 来源: 国内新闻

7月26日,中国运载火箭首次“货物舵分离车身安全控制技术”测试成功,为后续可重复使用火箭的研制奠定了基础。

使用这个网格舵实现了两个“100分”:

飞行过程是100分。安装了网格舵后,长征二号C型火箭的飞行是正常的,没有受到影响。

滴点的准确度为100分。在火箭再入过程中,格栅舵根据控制命令完成了一整套动作,如解锁 - 展开 - 锁定 - 旋转,最后落在理论下降点附近。准确度超出预期。旨在。

经过更多的试验和积累后,未来火箭残骸的范围可以从目前的几十公里到几十公里减少至少80%。

一些小型网格舵如何发挥如此大的作用?

火箭姿态调整乘数

网格翼/方向舵由嵌入框架中的多个薄网格壁形成。与传统的空气动力学舵面相比,网格翼/舵的最大优点是飞机在与传统气动舵面相同的飞行速度下具有相同的气动控制效率,并且控制扭矩与长度相同。手臂。机翼/方向舵比普通方向舵产生更大的力。

网格翼/方向舵主要分为两类:网格翼和网格舵。格栅翼由嵌入框架中的多个薄网格壁形成。框架中这种墙的布局主要包括框架型和蜂窝型。蜂窝分为两种类型:直立式和斜式。

目前,最广泛使用的是与边框成45°角的蜂窝网格翼。这种网格翼作为飞行器和海上导航装置的升力面和控制面,可以提高其升力特性,增加稳定性和可控性,并确保运载火箭具有足够的比强度和特定刚度。飞行阶段。

格翼的角度是固定的,主要是为了平滑气流的稳定姿态,但不能控制运载火箭的方向。例如,俄罗斯活跃联盟-FG运载火箭和由中国四网翼开发的长征二号F运载火箭安装在整流罩周围。这种网格翼在展开后不能旋转,主要用于稳定逃生组件的姿势。

网格舵和网格翼之间的区别在于前者可以旋转,这可以更好地利用气流来控制姿态。格栅舵主要安装在运载火箭的助推器和子类上。当运载火箭发射时,它需要靠近箭头的侧壁以避免主要任务。在再入口部分,它需要展开90°和舵轴。然后根据控制系统在内部伺服伺服和传动机构的作用下发出的命令使锁定偏转,以完成一系列动作,例如解锁 - 扩展 - 锁定 - 传动。

除了舵体之外,格栅舵机构系统还包括诸如展开锁定机构和传动机构的部件。这些机构和部件必须通过精确的机械尺寸匹配才能实现其功能。

SpaceX在美国开发的Falcon 9是世界上第一个使用网格舵进行次级恢复和再入姿态控制的运载火箭。安装在副拱上端的四个格栅舵安装在箭头的侧壁上,然后通向大气。在下降期间,空气动力用于姿态稳定控制以控制侧倾,俯仰和偏航。协助控制子级别准确降落在地面预设的平台上。

首次出现超过100年前

格翼/方向舵不是一种新的高科技产品。 100多年前,在世界航空工业发展的早期,科学家提出了网格翼飞机的空气动力学方案,即在有限翼展中由许多翼元组成的升力系统。

1893年,英国工程师菲利普斯开发了一种无人驾驶的多翼飞机,其机翼由许多网格组成。菲利普斯在三轮基地上设置了一排共有50个3米高的细长机翼。每件长约6米,宽约3.8厘米。它使用4.5千瓦的燃煤蒸汽发动机来驱动双叶。螺旋桨起飞。

该设备被称为“威尼斯车轮百叶窗”,重约160公斤。电网总面积为13平方米。测试表明,升降机足以让飞机起飞,但态度非常不稳定。在接下来的几十年里,网格翼/方向舵一直在慢慢发展。

在20世纪40年代,苏联科学家对网格翼/方向舵的空气动力学,结构,强度,质量和工艺制造进行了系统的理论和实验研究,但由于当时这种翼型的各种特性。不充分且未广泛使用。

为产品提供更好的飞行姿态

格栅翼/方向舵在20世纪70年代的历史舞台上真正大规模上演。那时,苏联科学家开始将这种装置应用于导弹,以使产品具有更好的飞行姿态。例如,苏联SS-12弹道导弹,RSS-20先锋战略导弹,SS-21圣甲虫B弹道导弹和其他武器都装有网格翼。其中,SS-20先锋导弹的一些网格是固定的,起稳定作用,另一部分是可移动网格,起到控制姿态的作用。

俄罗斯研制的R-77空对空导弹是世界上第一种带有网翼舵的空对空导弹。主翼位于车身后部。它采用矩形,低纵横比,并使用四个交叉网格翼。舵面取代了传统的空气动力学控制舵表面。

该装置可以降低导弹尾部的质量,减少大迎角机动时的气流分离,减少舵面起动铰链扭矩,从而降低舵机的动力,减少舵机的能量,增加起动升力和控制扭矩。提高低速导弹的稳定性和高速时的机动性。

与苏联/俄罗斯相比,美国在相对较晚的时间内进行了网翼/舵研究,但发展速度非常快。 20世纪90年代末在美国开发的MOAB炸弹充分利用了可折叠型的网格舵。

炸弹重量超过9吨,在战斗中由C-130运输车携带。当网格处于放置状态时,网格舵附着在射弹上。当MOAB炸弹发射时,货舱被推出配备降落伞的特殊装置。在设备之后,网格方向舵打开并控制MOAB炸弹使用GPS导航信号攻击指定的目标。

近年来,网格翼/方向舵引起了日本,印度,德国,欧洲航天局等国家和组织的关注。他们投入资金对网格翼/方向舵进行理论研究和实验工作,并尝试使用卫星。运载火箭,导弹和精确制导炸弹。

小格舵,你可以用火箭重复使用吗?)

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