薛梦轩—航天器进入与返回技术上PPT课件

航天器在开始进入大气起，至离地面10～20km高度处止，也
称为“大气层内飞行段”。在此段中，航天器要经受严重的气
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动加热、外压和大过载的考验，因此再入段轨道的研究是整个
返回轨道研究中的重点。
再入段
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再入角的概念：航天器开始再入 时的速度方向与当地水平面的夹角。
再入走廊的概念：保证安全着陆 的再入角的范围。
再入走廊上限再入角最小 再入走廊下限再入角最大
着陆段
当航天器下降到20km以下的高度时，进一步采取减速措施，保证其安全着 陆。这一阶又称为“回收段”。 9/19/2019 航天器着陆的方式1：8 有垂直着陆和水平着陆两种。
降落伞着陆：为宇宙飞船和航天飞机共用的着陆方式（中俄两国多用）。 导引着陆：为航天飞机专用的着陆方式（美国多用）。
跳跃式再入返回轨道
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升力式再入航天器
能够实现水平着陆的升力式航天器的升阻比一般都大于1，也就是说航天
过渡段的结束点，也是再入段的开始点，它是航天器是否开始进 9/19/2019 入大气层的一个15 人为划分点，称为再入点。实际上，由于地球大气密
度随高度的分布是连续的，所以很难确切地说出再入段开始点的高度， 也即人为认定的大气层边缘高度一定是多少。
再入段
该段是航天器进入大气层后，在大气中运动的阶段。它从
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低热流密度峰值。 26
此外，具有升力的航天器，在再入段通过它的滚动控制可以改变升
力的方向，从而能在一定程度上调整航天器在大气中运动的轨道，使航
天器有一定的机动飞行能力，这样可以大大减小航天器的落点散布。
接受到的总热量也较大
弹道—升力式再入航天器
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重心偏置对升力的影响
着陆段
载人飞船在陆地着陆的速度不得大于6m/s，在海面上不得大于10m/s，
对于无人飞行器则不得大于15m/s。
降落伞在15km以下的高度开始工作，一般采用两极减速。在9km左右打
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开小减速伞，当飞行器减速到80m/s左右，在7km左右高度打开主伞，减速
到最终着陆速度。
在距离地面1.5m时着陆缓冲火箭开始工作，给飞船一个向上的冲量，使
变得更加现实。
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2 主要知识点
发射过程
火箭发射的时间在航天术语里叫做“发射窗口”,就是允许运载火箭或导 弹发射的时间范围。这个范围的大小也叫做发射窗口的宽度。发射窗口的宽度 不是固定的,有宽有窄,宽的以小时计算,以天计算,甚至以月、年计算;窄的则以 9/19/2019分、秒计算。根据每8 个火箭所承担的任务不同,对发射窗口的选择也不尽相同。
发射过程
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神舟九号发射倒计时 神舟九号第一级火箭点火
发射过程
在地面控制中心数到0的时候,第一级火箭发动机就开始点火。火箭的一级燃烧 室箱开始燃烧,喷射出炽热的气体,火箭开始离开地面,加速升空。
在大概100秒后,第一级火箭的燃料燃尽,在第一级准备脱离火箭的同时,第二级火
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航天器的再入返回过程
离轨段
该段从返回制动或返回变轨装置（通常是火箭发动机）开始工作
至其结束工作时为止。在返回制动或返回变轨装置推力作用下，航天
器离开原来轨道，并进入一条引向地面的轨道，
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过渡段
该段是从返回制动或返回变轨装置工作结束到进入地球大气层之 前的被动段。
再入航天器的返回过程就是指再入航天器脱离原来的运行轨道，再
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入到地球大气层并在地面安全着陆的的过程。
进入式航天器：执行完任务后要进入行星大气并在 行星上着陆的航天器叫进入式航天器。
非进入式航天器：不进入行星大气的航天器称为非 进入式航天器。航天器的 Nhomakorabea射与返回
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发射过程与返回过程比较
再入返回原理
航天器的发射是一个加速过程，即在运载火箭的推动下，航天
器由静止到运动，由低速到高速，最后达到飞行的目的。而航天器
的返回实际上是发射的逆过程，即要使高速飞行的航天器减速，最
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后降落在地面6 上。
返回方案：
利用地球表面大气层的空气阻力来使航天器减速，可以节省大
量的推进剂，并大大地减轻火箭装置的重量，使得航天器返回地面
之进一步减速。
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着陆段
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降落伞着陆过程
返回式航天器的分类
在大气层中，航天器所受空气动力分为沿速度反方向的阻力D和垂直 于速度方向的升力Y两个分量。升力和阻力大小之比Y/D称为升阻比。
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弹道式：升阻比在0~0.1
弹道-升力式：升阻比在0.1~0.5
回地面。这与弹道式导弹的弹头运动相似，故称为弹道式。
弹道式再入航天器特点
气动外形很简单； 优点： 气动热总加热量较小；
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防热结构简单
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缺点： 落点位置偏差较大； 热流密度峰值和过载峰值很大
弹道—升力式再入航天器
航天器再入时具有一定升力可以增大再入走廊的宽度，改善它的再
入状况。在相同的再入条件下，增大升阻比还可以减小最大过载值和降
卫星热控制技术
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汇报人：薛梦轩
目录
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航天器的发射 航天器的返回 航天器的分类
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1 概述
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再入返回航天器
从地球上发射进入太空，完成任务后再入到地球大气层并在地球上
着陆的航天器称为再入航天器也可称为返回式航天器。例如返回舱、航
天飞机、空天飞机和弹道式导弹等。
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箭点火,火箭继续升空。这时火箭所处的高度大概是70千米了。火箭已经冲出大气层,
达到最高速度了。
火箭在达到最高速度后,开始依靠惯性和地球引力继续飞行。此时,第三级火箭开 始点火加速飞行,直到达到预定速度,进入轨道,火箭的任务就基本完成了。
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再入与返回
升力式：阻比大于0.5
返回式航天器的分类
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返回式航天器的分类
弹道式再入航天器
采用弹道式再入返回方式的航天器升阻比为零或接近于零（
Y/D=0～0.1）。在空气中运动只产生阻力而不产生升力，或者只产
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生很有限的升力24 ，但此升力是无法控制的。
航天器一旦脱离原来的运行轨道，就沿着预定的弹道无控制地返