CN111186553A - 一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，包括以下步骤：步骤S100，发放阶段，将浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统装配调试，风场满足发放要求时，发放试验系统；步骤S200，上升阶段中，结合高空风场数据，通过控制试验系统的升空速度，使试验系统到达设计高度时，能够抵达设计区域；步骤S300，平飞阶段，投放和回收行星采样返回舱；步骤S400，下降阶段，投放和回收浮空器平台的吊舱；步骤S500，分析浮空器平台和行星采样返回舱飞行数据，验证行星采样返回舱的回收性能。

Description

一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统

技术领域

本发明属于浮空器技术领域，尤其涉及一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法。

背景技术

浮空器利用内部填充密度低于空气的浮升气体获得浮升力实现升空和高空驻留飞行，可以在20km及更高高度飞行。行星采样返回舱再入大气层后，其软着陆回收性能决定了行星采样返回舱安全完好回收。行星采样返回舱设计过程中，需要对返回技术进行验证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种浮空器搭载的行星采样返回舱回收试验方法，将行星采样返回舱搭载到30km及以上高空实施行星采样返回舱高空的投放回收试验，以验证行星采样返回舱的回收性能。

本发明的技术方案是：一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，包括以下步骤：

步骤S100，发放阶段，将浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统装配调试，风场满足发放要求时，发放试验系统；

步骤S200，上升阶段中，结合高空风场数据，通过控制试验系统的升空速度，使试验系统到达设计高度时，能够抵达设计区域；

步骤S300，平飞阶段，投放和回收行星采样返回舱；

步骤S400，下降阶段，投放和回收浮空器平台的吊舱；

步骤S500，分析浮空器平台和行星采样返回舱飞行数据，验证行星采样返回舱的回收性能。

进一步地，所述步骤100包括：

步骤S101，根据风场数据和飞行控制程序，预测行星采样返回舱及浮空器吊舱落点坐标，提前安排回收人员分别到行星采样返回舱及浮空器平台的吊舱预测落点位置等候，等待回收行星采样返回舱样品舱及浮空器平台的吊舱；

步骤S102，连接浮空器囊体、切割器系统、吊舱回收降落伞以及吊舱，确保连接牢固；

步骤S103，将行星采样返回舱连接到行星采样返回舱搭载平台上，确保连接牢固；

步骤S104，完成浮空器平台电联试，调试浮空器平台通信链路，确保浮空器飞行试验所有电子设备功能正常，确保浮空器平台和行星采样返回舱电路和通信链路连接正常；

步骤S105，往浮空器囊体充入密度低于空气的氦气，直至达到设计要求；

步骤S106，再次确认浮空器平台结构、电路和通信链路连接正常，地面风场满足发放要求时，实施浮空器平台发放。

进一步地，所述步骤200包括：通过排气和抛压舱物控制浮空器平台的升空速度。

进一步地，所述步骤300包括：

步骤S301，在平飞阶段，当满足行星采样返回舱投放试验条件时，投放行星采样返回舱，行星采样返回舱与行星采样返回舱搭载平台分离，以自由落体方式下落；浮空器平台继续飞行；

步骤S302，当行星采样返回舱下落速度达到伞降回收条件时，启动返回舱弹伞装置，返回舱上壳体弹开飞离下壳体，同时拉出返回舱回收降落伞，返回舱回收降落伞在一定动压条件下展开，降落伞展开后减小返回舱落地速度，使返回舱下壳体和样品舱软着陆；

步骤S303，行星采样返回舱回收人员，跟随行星采样返回舱实际下落轨迹，抵达行星采样返回舱落点，回收行星采样返回舱。

进一步地，所述步骤400包括：

步骤S401，浮空器平台的吊舱满足切割条件时，切割连接吊舱回收降落伞和吊舱的缆绳，吊舱与浮空器囊体分离，吊舱通过吊舱回收降落伞平稳落地；

步骤S402，浮空器平台的吊舱回收人员，跟随浮空器平台的吊舱实际下落轨迹，抵达浮空器平台吊舱落点，实施浮空器平台吊舱回收。

本发明具有以下有益效果：利用浮空器平台将行星采样返回舱带到高空并投放，真实模拟行星采样返回舱的回收过程，从而验证行星采样返回舱的回收性能，为行星采样返回舱的设计提供进一步的验证和反馈，保障行星采样返回舱在真实回收过程中的安全可靠。

附图说明

图1是浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统的组成示意图。

图2是浮空器平台组成示意图。

图3是行星采样返回舱搭载平台组成示意图。

图4是行星采样返回舱组成示意图。

图5是浮空器搭载行星采样返回舱回收试验过程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：100、浮空器平台；200、行星采样返回舱搭载平台；300、行星采样返回舱；101、浮空器囊体；102、切割器系统；103、吊舱回收降落伞；104、吊舱；201、返回舱搭载平台框架；202、投放装置；301、返回舱壳体；302、样品舱；303、设备舱；304、电池；305、返回舱回收降落伞。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，一种浮空器搭载的行星采样返回舱回收试验系统，包括浮空器平台100、行星采样返回舱搭载平台200、行星采样返回舱300，浮空器平台100用于提供行星采样返回舱300的高空搭载平台，行星采样返回舱搭载平台200设置在浮空器平台100上，行星采样返回舱300设置在行星采样返回舱搭载平台200上。

如图2所示，浮空器平台100包括浮空器囊体101、切割器系统102、吊舱回收降落伞103和吊舱104，浮空器囊体101为浮空器平台提供升空和平飞所需的浮升力；切割器系统102在投放试验结束切断吊舱回收降落伞103与浮空器囊体101的连接缆绳；吊舱回收降落伞103在切割器系统102切断缆绳后，减小吊舱下落速度，以保障吊舱104软着陆和安全回收；吊舱104装载维持浮空器平台飞行及执行返回舱空投任务的各种设备。

如图3所示，行星采样返回舱搭载平台200包括返回舱搭载平台框架201和投放装置202，返回舱搭载平台框架201为硬质金属框架，与吊舱104固定连接，返回舱搭载平台框架201上安装有投放装置202，投放装置202上用一根软质缆绳连接行星采样返回舱300，投放装置202内有切割系统，当浮空器平台100飞行高度满足试验要求时，切割系统执行切割指令，将行星采样返回舱300投放下来。

如图4所示，行星采样返回舱300包括返回舱壳体301、样品舱302、设备舱303、电池304和返回舱回收降落伞305。

返回舱壳体301给内部设备提供安装空间、在承受冲击时保护内部设备安全、给设备提供的适宜工作温度，所述返回舱壳体包括上壳体、下壳体和弹伞装置，弹伞装置可使上壳体和下壳体分离，上壳体与返回舱回收降落伞305连接，下壳体与样品舱302固连。

样品舱302是行星采样返回舱300的核心部件，用于放置行星采样样品。

设备舱303内装载电子设备，包括切割器指令接受设备、返回舱定位和速度采集模块、返回舱通信设备等。

电池304给返回舱壳体301的电子设备供电。

行星采样返回舱300从浮空器平台100投放后，以自由落体形式下落，当下落速度满足试验要求时，行星采样返回舱300弹伞装置启动，将行星采样返回舱300上壳体弹开飞离下壳体，同时拉出行星采样返回舱300内的返回舱回收降落伞305，返回舱回收降落伞305在一定动压条件下展开，返回舱回收降落伞305展开后减小行星采样返回舱300的落地速度，以保障行星采样返回舱300的下壳体和样品舱302软着陆和安全回收。

实施例2

如图5所示，一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，包括发放阶段、上升阶段、平飞阶段和下降阶段，具体的试验步骤如下：

步骤S100，发放阶段，将浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统装配调试，风场满足发放要求时，发放试验系统。

步骤S101，根据风场数据和飞行控制程序，预测行星采样返回舱及浮空器吊舱落点坐标，提前安排回收人员分别到行星采样返回舱及浮空器平台的吊舱预测落点位置等候，等待回收行星采样返回舱样品舱及浮空器平台的吊舱；

步骤S102，连接浮空器囊体、切割器系统、吊舱回收降落伞以及吊舱，确保连接牢固；

步骤S103，将行星采样返回舱连接到行星采样返回舱搭载平台上，确保连接牢固；

步骤S104，完成浮空器平台电联试，调试浮空器平台通信链路，确保浮空器飞行试验所有电子设备功能正常，确保浮空器平台和行星采样返回舱电路和通信链路连接正常；

步骤S105，往浮空器囊体充入密度低于空气的氦气，直至达到设计要求；

步骤S106，再次确认浮空器平台结构、电路和通信链路连接正常，地面风场满足发放要求时，实施浮空器平台发放。

步骤S200，上升阶段中，结合高空风场数据，通过排气和抛压舱物控制浮空器平台升空速度，使浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统到达设计高度时，能够抵达设计区域；

步骤S300，平飞阶段，投放和回收行星采样返回舱。

步骤S301，在平飞阶段，当满足行星采样返回舱投放试验条件时，投放行星采样返回舱，行星采样返回舱与行星采样返回舱搭载平台分离，以自由落体方式下落；浮空器平台继续飞行；

步骤S302，当行星采样返回舱下落速度达到伞降回收条件时，启动返回舱弹伞装置，返回舱上壳体弹开飞离下壳体，同时拉出返回舱回收降落伞，返回舱回收降落伞在一定动压条件下展开，降落伞展开后减小返回舱落地速度，使返回舱下壳体和样品舱软着陆；

步骤S303，行星采样返回舱回收人员，跟随行星采样返回舱实际下落轨迹，抵达行星采样返回舱落点，回收行星采样返回舱。

步骤S400，下降阶段，投放和回收吊舱。

步骤S401，浮空器平台的吊舱满足切割条件时，切割连接吊舱回收降落伞和吊舱的缆绳，吊舱与浮空器囊体分离，吊舱通过吊舱回收降落伞平稳落地；

步骤S402，浮空器平台的吊舱回收人员，跟随浮空器平台的吊舱实际下落轨迹，抵达浮空器平台吊舱落点，实施浮空器平台吊舱回收。

步骤S500，回收行星采样返回舱和吊舱后，分析浮空器平台和行星采样返回舱飞行数据，验证行星采样返回舱的回收性能。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，发放阶段，将浮空器搭载行星采样返回舱回收试验系统装配调试，风场满足发放要求时，发放试验系统；

步骤S200，上升阶段中，结合高空风场数据，通过控制试验系统的升空速度，使试验系统到达设计高度时，能够抵达设计区域；

步骤S300，平飞阶段，投放和回收行星采样返回舱；

步骤S400，下降阶段，投放和回收浮空器平台的吊舱；

步骤S500，分析浮空器平台和行星采样返回舱飞行数据，验证行星采样返回舱的回收性能。

2.根据权利要求1所述的一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，其特征在于，所述步骤S100包括：

步骤S101，根据风场数据和飞行控制程序，预测行星采样返回舱及浮空器吊舱落点坐标，提前安排回收人员分别到行星采样返回舱及浮空器平台的吊舱预测落点位置等候，等待回收行星采样返回舱样品舱及浮空器平台的吊舱；

步骤S102，连接浮空器囊体、切割器系统、吊舱回收降落伞以及吊舱，确保连接牢固；

步骤S103，将行星采样返回舱连接到行星采样返回舱搭载平台上，确保连接牢固；

步骤S104，完成浮空器平台电联试，调试浮空器平台通信链路，确保浮空器飞行试验所有电子设备功能正常，确保浮空器平台和行星采样返回舱电路和通信链路连接正常；

步骤S105，往浮空器囊体充入密度低于空气的氦气，直至达到设计要求；

步骤S106，再次确认浮空器平台结构、电路和通信链路连接正常，地面风场满足发放要求时，实施浮空器平台发放。

3.根据权利要求1所述的一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，其特征在于，所述步骤S200包括：通过排气和抛压舱物控制浮空器平台的升空速度。

4.根据权利要求1所述的一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，其特征在于，所述步骤S300包括：

步骤S301，在平飞阶段，当满足行星采样返回舱投放试验条件时，投放行星采样返回舱，行星采样返回舱与行星采样返回舱搭载平台分离，以自由落体方式下落；浮空器平台继续飞行；

步骤S302，当行星采样返回舱下落速度达到伞降回收条件时，启动返回舱弹伞装置，返回舱上壳体弹开飞离下壳体，同时拉出返回舱回收降落伞，返回舱回收降落伞在一定动压条件下展开，降落伞展开后减小返回舱落地速度，使返回舱下壳体和样品舱软着陆；

步骤S303，行星采样返回舱回收人员，跟随行星采样返回舱实际下落轨迹，抵达行星采样返回舱落点，回收行星采样返回舱。

5.根据权利要求1所述的一种浮空器搭载行星采样返回舱回收试验方法，其特征在于，所述步骤S400包括：

步骤S401，浮空器平台的吊舱满足切割条件时，切割连接吊舱回收降落伞和吊舱的缆绳，吊舱与浮空器囊体分离，吊舱通过吊舱回收降落伞平稳落地；

步骤S402，浮空器平台的吊舱回收人员，跟随浮空器平台的吊舱实际下落轨迹，抵达浮空器平台吊舱落点，实施浮空器平台吊舱回收。

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