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第一章 概论 1

符号 1

1.1 概述 2

1.2 载人飞船返回舱气动问题的主要特点 5

1.3 气动布局设计 7

1.4 气动力问题 11

1.5 热环境、热防护、温度分布和热应力问题 15

1.6 飞行稳定性问题 17

1.7 通信中断问题 18

1.8 研制载人飞船各阶段中返回舱的气动问题研究内容 19

1.9 解决返回舱气动问题的关键技术 20

符号 22

第二章 载人飞船返回舱的气动布局设计 22

2.1 概述 23

2.2 气动布局研究 27

2.3 外形参数对其气动特性影响的分析 28

2.4 气动布局优化设计 29

2.4.1 优化设计的基本思想 30

2.4.2 优化设计模型 34

2.5 优化气动布局算例 36

第三章 载人飞船返回舱气动特性研究 40

符号 40

3.1 概述 42

3.2 亚、跨、低超声速气动力插值拟合计算方法 43

3.3 高超声速气动力、静、动导数计算方法 44

3.3.1 工程近似计算方法 44

3.3.2 数值计算方法 50

3.3.3 计算结果及分析 67

3.4 稀薄气体气动力计算 71

3.4.1 当地化方法 71

3.4.2 直接模拟蒙特卡罗方法 78

3.4.3 小结 82

第四章 载人飞船返回舱的再入热环境 84

符号 84

4.1 概述 86

4.2 返回舱的外形和热环境 87

4.3 返回舱特征点热环境工程预测方法 91

4.3.1 零攻角驻点热流 91

4.3.2 有攻角驻点热流 92

4.3.3 肩部峰值热流 95

4.3.4 倒锥迎风母线上热流 96

4.4 返回舱大面积热环境计算方法 97

4.5 边界层外缘条件 101

4.5.1 理想气体 101

4.5.2 平衡气体 103

4.6 边界层厚度 105

4.7 化学非平衡加热 107

4.7.1 冻结边界层的壁面催化特性 110

4.7.2 冻结边界层的壁面加热 113

4.8 自由分子流和稀薄过渡区加热 116

4.8.1 流动区域的划分 116

4.8.2 自由分子流加热 117

4.8.3 稀薄过渡区加热 119

4.9 返回舱再入热走廊 120

4.10 地面实验数据的天地换算 122

第五章 载人飞船返回舱的热防护 123

符号 123

5.1 概述 124

5.2 碳化材料的烧蚀机理 128

5.3 表面的热化学烧蚀 130

5.4 低密度碳化材料内部热响应的物理模型 134

5.4.1 热解区模型的基本方程 135

5.4.2 热解面模型的基本方程 143

5.4.3 简化模型的基本方程 144

5.4.4 算例 145

5.5 国外飞船的防热结构 148

第六章 载人飞船返回舱通信中断问题 153

符号 153

6.1 概述 154

6.2 通信的目的和意义 157

6.2.1 话音信道 157

6.2.2 遥测信道 158

6.2.3 指令信道 159

6.2.4 电视信道 161

6.2.5 其它信道 161

6.3 再入等离子鞘 162

6.3.1 等离子鞘的形成 162

6.3.2 等离子鞘计算 163

6.4 电磁波在等离子体中传输 168

6.4.1 等离子体参数 168

6.4.2 电磁波传输 171

6.4.3 电磁波衰减工程计算 174

6.5.1 通信波段 176

6.5 返回舱通信中断评估 176

6.5.2 通信中断预估 178

6.6 减轻通信中断技术 182

6.6.1 提高电磁波频率 182

6.6.2 喷射液体亲电子物质 183

6.6.3 改善防热材料 185

6.6.4 其它减轻通信中断技术 187

第七章 载人飞船返回舱的飞行稳定性研究 189

符号 189

7.1 概述 191

7.2 返回过程及其运动特点 194

7.3 稳定性问题的研究方法 196

7.3.1 理论研究方法 196

7.3.2 试验研究方法 203

第八章 载人飞船返回舱气动特性、飞行性能评估 214

8.1 概述 214

8.2 评估系统的构成及内容 214

8.2.1 评估系统的构成 214

8.2.2 评估系统的内容 215

8.3 评估系统的要求 217

8.4 气动特性分析与评估 218

8.4.1 绕流特点 218

8.4.2 气动力分析与评估 219

8.4.3 气动热及热防护分析与评估 222

8.4.4 通信中断分析与评估 228

8.5 结论 228

参考文献 230