新一代載人飛船這樣回家：回收著陸系統(tǒng)首次亮相

　　在第十三屆珠海航展上，3頂紅白相間的大降落傘和6個(gè)大型緩沖氣囊特別醒目，吸引了觀展人員的駐足觀看。它們是中國(guó)航天科技集團(tuán)五院展示的新一代載人飛船試驗(yàn)船回收著陸系統(tǒng)。

　　較以往神舟飛船，新一代載人飛船試驗(yàn)船的回收著陸功能采用了全新的設(shè)計(jì)理念，最直觀的表現(xiàn)就是采用群傘氣動(dòng)減速和氣囊著陸緩沖。

　　大號(hào)飛船如何空中減速？

　　2020年5月8日，東風(fēng)著陸場(chǎng)上空出現(xiàn)了三頂巨大降落傘，掛著一個(gè)錐形鈍頭的金屬物體降落傘徐徐降落，這個(gè)物體就是新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙。

　　新一代載人飛船試驗(yàn)船在2020年5月5日由長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭發(fā)射升空，在軌飛行2天19小時(shí)后以超過(guò)每秒9公里的速度返回再入地球，于5月8日順利返回預(yù)定著陸場(chǎng)，任務(wù)獲得圓滿(mǎn)成功。在返回再入階段，試驗(yàn)船通過(guò)新型制導(dǎo)策略控制飛行過(guò)程，以群傘減速、大型氣囊緩沖著陸。

　　新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙順利返回地球，回收著陸系統(tǒng)功不可沒(méi)。

　　由于新一代載人飛船試驗(yàn)船要比神舟飛船重一倍，體積空間也顯著增大，能乘坐7名航天員(神舟飛船最多可乘坐3名)執(zhí)行飛行試驗(yàn)任務(wù)， 這就需要更為強(qiáng)勁的減速動(dòng)力和平緩的載荷控制來(lái)確保這個(gè)“大號(hào)”飛船安全減速返回。

　　而研制更大的單傘從技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)性角度都不是非常合適，所以新一代載人飛船試驗(yàn)船回收采用了3具與神舟飛船降落傘面積相當(dāng)?shù)慕德鋫憬M成的群傘系統(tǒng)進(jìn)行空中減速，即大型群傘技術(shù)，可以使超高速飛行的返回艙，在極短的時(shí)間里減到普通汽車(chē)市區(qū)內(nèi)的行駛速度，同時(shí)還確保航天員的過(guò)載和姿態(tài)旋轉(zhuǎn)感受良好。

　　對(duì)于群傘系統(tǒng)而言，既可以保證大重量飛船的“瞬間”減速，并且安全性極高，3具降落傘不是簡(jiǎn)單的組合，它們既能“和睦相處”不干擾， 又“相互扶持”合力護(hù)佑大船返回。

　　新一代載人飛船試驗(yàn)船采用了6個(gè)安裝在飛船底部的大型緩沖氣囊進(jìn)行著陸緩沖。相較于神舟飛船采用的緩沖方式，緩沖氣囊的性能在安全性、大載荷的適應(yīng)性方面表現(xiàn)更為優(yōu)秀。

　　為了適應(yīng)新飛船的大重量，采用的是大型緩沖氣囊的設(shè)計(jì)，每個(gè)緩沖氣囊充滿(mǎn)后相當(dāng)于一個(gè)卡車(chē)輪胎大小，可以針對(duì)新飛船試驗(yàn)船不同的著陸情況，在合適的時(shí)機(jī)控制某些氣囊先排氣，某些氣囊后排氣。

　　此外，研制團(tuán)隊(duì)還在垂掛轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，專(zhuān)門(mén)研制了全新結(jié)構(gòu)形式和芳綸材料的柔性垂掛吊索，它的重量只有神舟飛船同類(lèi)產(chǎn)品的一半，但強(qiáng)度卻能達(dá)到其4倍以上，有效保證了試驗(yàn)船平穩(wěn)著陸。

　　大型群傘技術(shù)和大載重氣囊緩沖系統(tǒng)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并填補(bǔ)了這統(tǒng)，也是最為關(guān)鍵的一個(gè)系統(tǒng)，就像是接力比賽的最后一棒！

　　回收著陸系統(tǒng)還將繼續(xù)改進(jìn)

　　新一代載人飛船試驗(yàn)船回收著陸系統(tǒng)采取的這些設(shè)計(jì)和技術(shù)首先是要保證試驗(yàn)船的安全、完整回收，返回之后研制團(tuán)隊(duì)要對(duì)采用的防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、返回艙重復(fù)使用性能進(jìn)行詳細(xì)、深入的評(píng)估，完善數(shù)據(jù)庫(kù)。所以，五院采用氣囊緩沖的方式并通過(guò)著陸穩(wěn)定性控制技術(shù)，最大程度地保證實(shí)現(xiàn)返回艙無(wú)損著陸和回收，確保試驗(yàn)船飛行任務(wù)完美收官。

　　五院新一代載人飛船試驗(yàn)船回收著陸系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人雷江利表示，群傘設(shè)計(jì)最大的問(wèn)題是會(huì)互相干擾、纏繞。為解決該問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)原理研究和仿真計(jì)算分析了降落傘拉直開(kāi)傘以及工作過(guò)程的流場(chǎng)情況，找到了降落傘容易發(fā)生相互纏繞的環(huán)節(jié)主要是在降落傘的初始拉直開(kāi)傘時(shí)。針對(duì)此環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)對(duì)每具降落傘進(jìn)行柔性牽頂設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)的柔性結(jié)構(gòu)能夠在降落傘開(kāi)傘過(guò)程的一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)對(duì)降落傘頂部提供拉力，并在降落傘完成初步展開(kāi)后消除。這樣的設(shè)計(jì)有效地在降落傘拉直時(shí)主動(dòng)控制了傘頂?shù)奈恢茫苊饬擞捎趥沩斪杂蓴[動(dòng)導(dǎo)致發(fā)生降落傘相互纏繞的情況。

　　在緩沖氣囊設(shè)計(jì)時(shí)，既要保證氣囊在發(fā)射時(shí)處于穩(wěn)定牢靠的折疊包裝狀態(tài)，又需要它在充氣展開(kāi)工作時(shí)可以順暢迅速地打開(kāi)，這都給團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。

　　五院508所緩沖氣囊技術(shù)負(fù)責(zé)人竺梅芳告訴記者，為了解決這個(gè)問(wèn)題團(tuán)隊(duì)研究出了一種鏈?zhǔn)椒獍墓潭ê徒獬夹g(shù)，并進(jìn)行了大量的地面充氣展開(kāi)試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)、真空環(huán)境試驗(yàn)， 最終成功解決了這個(gè)問(wèn)題。

　　新一代載人飛船試驗(yàn)船飛行試驗(yàn)的成功，為我國(guó)后續(xù)新一代載人飛船回收著陸系統(tǒng)的研制，奠定了良好的基礎(chǔ)，增強(qiáng)了信心。通過(guò)這次飛行試驗(yàn)，航天科技工作者獲取了很多寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是通過(guò)地面和空投試驗(yàn)無(wú)法得到的。產(chǎn)品成功經(jīng)受了這次飛行試驗(yàn)的考核驗(yàn)證，也說(shuō)明產(chǎn)品設(shè)計(jì)、總體布局方案、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)措施都是正確和非常有效的，也為后續(xù)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)建立了良好的平臺(tái)基線(xiàn)。

　　針對(duì)后續(xù)新一代載人飛船的研制，回收著陸系統(tǒng)產(chǎn)品一方面盡量降低系統(tǒng)重量，節(jié)約出重量用于整船的有效載荷，提升整船的發(fā)射試驗(yàn)成果和效能。降落傘和緩沖氣囊通過(guò)采用新型的高強(qiáng)輕質(zhì)材料、結(jié)構(gòu)產(chǎn)品采用空間增材制造技術(shù)和新型合金材料， 都可以有效地降低重量。

　　另一方面提高產(chǎn)品的重復(fù)使用性能，并建立一套標(biāo)準(zhǔn)和完善的體系來(lái)保證質(zhì)量。此外，就是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的研制，團(tuán)隊(duì)將回收系統(tǒng)產(chǎn)品系列化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，能夠快速地搭建和投入應(yīng)用，并將載人飛船的回收著陸技術(shù)拓展應(yīng)用到運(yùn)載火箭助推器和子級(jí)回收、大型裝備的精確空投等領(lǐng)域，使技術(shù)能夠得到更大的推廣應(yīng)用，創(chuàng)造更多的價(jià)值和社會(huì)效益。

　　在本屆珠海航展上，新一代載人飛船返回艙也對(duì)外公開(kāi)展出。

　　新一代載人飛船是面向我國(guó)未來(lái)載人月球探測(cè)等任務(wù)需求發(fā)展的新一代天地往返運(yùn)輸飛行器，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)來(lái)兼容載人月球探測(cè)和近地空間站任務(wù)，具備高安全、高可靠、模塊化、多任務(wù)等特點(diǎn)，大幅提高我國(guó)載人和貨物天地往返運(yùn)輸能力。

　　新一代載人飛船試驗(yàn)船發(fā)射重量達(dá)到21.6噸，是我國(guó)目前已發(fā)射推進(jìn)劑加注量最多、返回再入規(guī)模最大的航天器，為我國(guó)新一代載人飛船研制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　澎湃新聞?dòng)浾?謝瑞強(qiáng)