论文部分内容阅读
为了减小“神舟”号飞船在缓冲发动机发生故障着陆工况下宇航员的冲击过载,本文针对飞船在陆地上着陆的冲击形式,应用力学模型计算、有限元模拟和试验验证等手段,进行了舱底结构、胀环式座椅缓冲器和宇航员专用赋形垫等三个方面的计算分析,为提高飞船着陆缓冲系统的缓冲能力和工况范围,降低宇航员的冲击过载提供了参考。
基于人椅-舱系统着陆冲击计算模型的建立和影响因素的分析,进行了“舱底结构-多段胀环式座椅缓冲器一宇航员赋形垫”的一种计算分析:
1.针对减少响应加速度峰值、加速度增长率的改进设计目标,提出了一种利用能量分析来获得舱体底部缓冲改进方向和进行改进效果评价的计算分析方法。并结合有限元模型计算分析了两种具体的方案,对比验证试验数据表明,在不改变舱体原有结构和部件的情况下,座椅和缓冲器安装位置、座椅转动中心胸背向和头盆向响应加速度的峰值及加速度增长率等均显著降低。
2.提出了分段胀环缓冲器参数设计的一种计算模型和分析方法。充分考虑了胀环式缓冲力的启动阈值和在不同的工况输入下加速度、加速度增长率和行程的特性与要求之间的关系,计算得到了一种多段胀环组合参数方案。验证试验数据显示,改进后的胀环式缓冲器方案满足了更恶劣的着陆工况的需要,使得垂直着陆情况下系统的缓冲能力提高,且保证水平着陆速度较大时仍能正常工作,有效的降低了各种典型工况的胸背向过载。
3.提出了宇航员专用赋形垫设计的一种计算分析方法。结合理论分析,给出了加强赋形垫材料刚度的改进方案,改进后的赋形垫座椅试验表明,在垂直鉴定工况下座椅的头盆和胸背向过载均能够满足要求。当胸背向水平着陆速度较大时,能够较大幅度减少头盆向过载。
以上3个计算分析方法,均通过相关试验的验证,可以为类似的舱体着陆冲击下缓冲系统的设计计算提供参考。