在载人飞船某些批次的空投试验中,出现主伞伞衣的个别伞衣幅撕裂、灼伤等局部破损。研发人员初步推测,可能是由于拉直阶段中侧向风引起了严重的伞绳伞衣弯曲,或初始充气阶段出现伞衣顶部甩动、伞衣幅之间碰撞等不利状态引起的。提出两种改进方案——为主伞增加牵顶伞和保护布。因此,对拉直过程进行深入研究,对消除降落伞回收系统的安全隐患十分必要。在空投试验和文献调研的基础上,建立了由一系列刚体和质点通过弹性约束组成的主伞拉直过程三维动力学模型。模型中减速伞、主伞包和返回舱为六自由度刚体,伞绳、伞衣、连接带、吊带为三自由度质点。采用建立的模型,首先,研究了伞绳伞衣弯曲现象,指出水平气动力梯度导致弯曲;其次,对比了156种高空风场的拉出时间、拉出速度和伞绳张力,指出侧向风影响最强;随后,对主伞的两种改进方案分别进行了仿真分析,研究了牵顶伞连接带剥离过程中伞顶张力分布和横向速度梯度变化,指出牵顶伞连接带能够抑制伞顶横向甩动;从动力学角度分析了保护布的影响,指出保护布模型的改进之处;最后,采用MATLAB与VC++混合编程技术,开发出拉直过程三维仿真软件,帮助研发人员进行辅助设计。本文研究工作对消除降落伞系统的安全隐患,保障返回舱安全着陆意义重大。