本论文提出采用大型可控翼伞系统实现运载火箭分离体精确无损回收的技术方案,对翼伞-助推器组合体的动力学性能、翼伞气动力特性、精确归航和着陆方法、无损着陆技术、落区规划控制、火工弹射出伞过程和大型降落伞的摩擦破损机理等进行了研究,取得了相应的研究成果。(1)对火箭助推器回收系统和大型翼伞系统进行了分析,制定了采用大型翼伞精确回收运载火箭助推器的方案。针对助推器落点散布范围超出翼伞归航能力的问题,建立了点目标和线目标归航模式的计算模型,对归航方法的适应性进行了分析,提出了减小落区散布的多目标归航方案,有效解决了助推器落区控制问题。(2)建立了六自由度动力学模型,对翼伞助推器组合体进行了动力学仿真计算,获取了系统自由飞行状态和操纵状态下的动力学性能。采用改进的翼伞气动性能CFD计算方法,引入了多块结构式网格及网格扰动法提高了网格生成效率,制订了与翼型前缘进气口切角变化相对应的网格变形策略,发展了适用于低速粘性流场的求解N-S方程的数值计算优化方法,实现了翼型气动性能的最优化设计。(3)提出了改进的精确归航、无损着陆控制方法。分析了归航问题的约束条件,证明了操纵控制和风场变化是影响着陆精度的主要原因。提出了带末段修正的归航方法和跑道着陆方式,以及直线着陆段精确管道控制方式。对风场的影响进行了深入分析,提出了抵消风场影响的速度分解法。控制仿真结果表明,采用的方法可有效提高着陆精度。(4)首次建立了考虑降落伞可压缩性和柔性材料可伸展性的火工装置弹射出伞计算模型,发现降落伞的可压缩性使弹射过程存在推力峰值滞后效应,柔性材料的弹性使伞包应力明显减小。研究了火工药剂参数、弹射筒几何结构、伞包材料特性及包装密度等对弹射力、弹射速度和伞包拉力的影响。对大型降落伞出伞过程进行了分析,首次建立了伞衣摩擦机理分析数学模型,提出高速运动带来的附加效应是造成摩擦损伤的主要原因。对包装密度、摩擦速度、材料特性等的影响进行了深入分析,提出了控制摩擦影响的措施。本文的研究工作对工程研制具有一定参考意义。