南航括降落伞透气层技术“神九”应用大放异彩

   在降落伞的护航下,举世瞩目的“神九”载人航天飞船返回舱带着3名宇航员安全着陆。据悉,包括降落伞主伞上的“ 保护层” 、主伞顶部 “小伞”均运用了南京航空航天大学的技术,相关技术曾获得国防科技进步二等奖 。
降落伞作为使返回舱安全着陆的关键技术手段,承担着把液压机舱从几百米每秒的高速减到安全着陆速度的任务。降落伞主伞共有 1200 平方米,共有 7400 多个零部件,其中降落伞主伞上仅 1 个平方米大的“小伞”。虽然很难被发现,但这个“小伞”却在维持主伞开伞稳定性、减少伞衣缠绕和抽打等方面发挥着巨大的作用。
这个“小伞”叫“牵顶伞”。张红英打开了保护伞模拟视频,向记者解读气流结构和伞的安全展开分析。“牵顶伞提供一个顶端的牵引力,就相当于把这个大伞顶端拎起来,减少了大伞自身的摩擦抽打。”张红英说,“这个这小小的牵顶伞可不好设计,小了不能提供充足的拉力,大了则会影响主伞的展开。其中,仅对这个牵顶伞的力度计算就用了一年多的时间。”

降落伞不是一块整的,由1900多块小布连接而成
南航航空宇航学院回收系统课题组张红英副教授介绍:“在神舟飞船 II 期研制中,有针对性地采取了控制主伞开伞的两项措施:一是在主伞顶部加了一顶牵顶伞;二是增加伞衣保护布。 南航 回收系统课题组对这两项技术进行了理论分析和计算仿真。”
据了解,神舟飞船在之前多次空投实验和飞行实验中,主伞伞衣均不同程度地存在局部破损问题,这给宇航员的返航带来安全隐患。分析发现伞衣局部破损的原因是在高速开伞的过程中,伞衣之间出现摩擦抽打,在后续充气过程中进一步遭到破坏。
对增加伞衣保护布的仿真液压机是南航回收系统课题组承担的另一项课题。

张红英介绍,“伞衣保护布是一个重要的措施,主要应对伞衣展开过程中的对称充气问题。当空气团进入伞衣底边后,由于受到伞衣保护布和缝线的阻碍,空气团向四周堆积,促使伞绳和径向带绷直,伞衣向外扩张,同时,崩断阻碍空气团前进的缝线,伞衣保护布相当于一个不断移动的顶孔,有利于改善伞衣充气降落伞透气层和稳定性。”布料的选择也是要经过不断计算和实验验证。

对于布料在复杂气流场中的透气层,南航回收系统课题组提出了一种新的计算方法 ,并获得国家发明专利授权。