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 天高任鸟飞:航空航天卷
1.7.1.11 载人飞船的返回与着陆

载人飞船的返回与着陆

飞船返回着陆的过程分为以下几个阶段。

(1)离轨:在轨道上运行的飞船受到与飞行方向相反的作用力,使飞行速度降低,脱离原运行轨道的阶段,称为离轨。

(2)调姿:飞船离轨前先由飞船姿态控制系统,按返回要求调整飞船的姿态,然后在飞船制导系统和地面测控站的支持下,使轨道舱与返回舱分离。

(3)制动离轨:启动制动火箭或制动发动机,产生一个制动速度,改变返回舱速度的大小和方向,使飞船脱离原来的运行轨道,进入返回轨道。制动火箭的点火时间要控制得十分精确,点火时间相差1秒,点火位置就相差8千米左右。再入角的大小,主要由返回舱在离轨点的位置和速度等因素决定。制动发动机的点火时间,一般由地面测控站来控制。制动发动机产生制动速度需要一定的时间,在实际工作中,考虑到制动发动机工作时间相对较短,一般把离轨点当作制动离轨点。

(4)滑行:飞船制动结束,即脱离原来运行轨道而进入返回轨道的滑行阶段。滑行阶段又称过渡阶段,是从制动结束到再入大气层前的工作阶段。此时飞行高度大于100千米,没有空气阻力,返回舱只受地球引力的作用,处于无动力的自由下降状态。在滑行阶段要完成设备舱与返回舱分离,对返回舱进入大气层之前的姿态进行调整,建立再入姿态角。

(5)再入:返回舱运行高度降至100千米以后,返回舱就按一定的速度和再入角进入大气层,距离地面20~10千米处为再入阶段。返回舱进入稠密大气层后,承受严重的气动加热和再入过载,是返回过程中环境最为恶劣、受力情况最为复杂的阶段。随着高度的降低,空气密度越来越大,返回舱受的阻力也越来越大。由于返回舱与空气的剧烈摩擦,使头部温度升高到6000~8000℃,因此对返回舱必须采取特殊防热措施。

返回舱开始进入大气层的速度方向与当地水平面的夹角,即再入角的大小,直接影响到返回舱能否正常返回回收。为此,再入角要精确地限制在一定的范围内,即要限制在返回走廊限定的范围内。

(6)着陆:着陆是返回舱从打开降落伞到安全降落地面的阶段,这是返回的最后阶段。返回舱离地面约15千米时,随着高度的降低、速度的减小,返回舱所受到的气动阻力与地球引力渐趋平衡,返回舱以大约每秒200米的平衡速度下降,降落伞着陆系统开始工作。抛掉防热罩,打开引导伞,拉出减速伞,打开主伞;离地面2米左右时,利用着陆缓冲装置反推火箭,使返回舱实现软着陆。

我国第一艘神舟号载人试验飞船,于1999年11月23日成功地返回地面,在内蒙古中部预定地点着陆,飞船完好无损。