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我国新一代载人飞船「梦舟」零高度逃逸飞行试验成功,该实验有怎样的意义?「梦舟」在未来会发挥哪些作用?

中国网
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关于此次零高度逃逸飞行试验的意义和作用,官媒和其他答主都回答得比较详细了。这个回答就从技术上聊聊这个逃逸系统各个部件的功能吧。

此次零高度逃逸飞行试验的现场照片如下图。这是一个火箭塔式结构,也是一种经典的应急逃生系统设计。

此次零高度逃逸飞行试验的现场照片

这种设计不仅出现在此次试验中,很多火箭也都有如此的设计,包括但不限于,水星号、阿波罗号、联盟号的逃生系统都是这种塔式结构,如下图。这种塔式逃逸系统在返回舱顶部安装了细长的逃逸塔,塔中配有强力固体火箭。当火箭发射前或飞行初期,如果出现异常,逃逸塔中的火箭会点火,将乘员舱拉离失控的火箭本体;随后,逃逸塔与舱体分离,飞船打开降落伞系统,安全返回。

水星号、阿波罗号、联盟号的塔式逃生系统

通常一个塔式的发射终止系统由下图中几部分组成。最主要的部分是逃逸发动机(Launch Abort Motor),这是逃逸系统的主动力装置,位于逃逸塔中轴,用于在发射过程中发生严重异常时,提供一个垂直向上的推力,进而将整个乘员舱迅速从火箭上拉离。它的特点是启动快,推力大(2秒内达到15g的加速度[1]),燃烧时间短。

塔式终止系统的组成部分

姿态控制发动机(Attitude Control Motor)在逃逸过程中控制飞船的方向与角度,确保它始终保持正确的飞行方向,不发生翻滚或偏离,通常安装在逃逸塔顶端四周(呈环形布局),像“小喷口”一样。它通过差异喷气,产生侧向小推力,微调姿态。

抛弃发动机(Jettison Motor)是为了主动抛弃整个逃逸塔结构,如果不及时抛弃,逃逸塔会变成飞行负担,所以需要在安全阶段抛弃发动机点火,移除逃逸塔。

整流罩是为了在发射初期防止空气冲刷损伤乘员舱,同时也为降落伞装置提供包覆保护;飞船返回舱就是航天员所乘坐的核心舱体,可承受逃逸过程中产生的高过载、高温、高速震动。

所以,基本过程就是:系统检测到异常,然后触发逃逸发动机启动,将整艘飞船迅速拔离火箭,然后,姿态控制发动机工作,调整飞船方向,保持气动稳定,等上升至安全高度后,抛弃整流罩与逃逸塔(抛弃发动机),飞船变为自由滑翔;之后,展开降落伞系统,由引导伞逐级展开至主伞;最终,飞船缓慢下降并安全着陆。

但是,这种塔式结构也是有一定弊端的,比如阻力较大,而且稳定性欠佳,所以最新的结构是无塔式逃生系统。下图是NASA试飞的无塔式逃生系统,据说移除塔结构后,阻力系数下降了约三倍,火箭底部的气动力弯矩减少了7%,提升了火箭飞行稳定性[2]

“无塔式”逃生系统

好了,写到这里~

参考

  1. ^THE MAX LAUNCH ABORT SYSTEM – CONCEPT, FLIGHT TEST, AND EVOLUTION Michael G. Gilbert
  2. ^https://en.wikipedia.org/wiki/Max_Launch_Abort_System
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黄河边儿
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