临近空间飞行试验运载器的关键气动技术分析

摘要

临近空间飞行器的研制和飞行试验目前是国际航天的一个热点领域,助推飞行段是飞行试验的重要的组成部分.临近空间飞行器的气动力/热问题获得了高度重视,但是助推飞行段运载器的气动力/热问题并没有获得应有的重视.事实上,临近空间飞行器的气动力热问题并非一个可以通过借鉴历史经验和相关成果,就可以轻而易举解决的问题,因为其问题具有特殊性和挑战性.因此,有必要梳理试验运载器相关的气动力/热关键技术.在本文中,在分析国外相关试验任务的基础上,梳理和分析了临近空间飞行试验运载器的关键气动技术.分析认为关键的气动问题包括:前体干扰气动加热、激波/激波干扰问题、凸起物气动加热问题、飞行器/运载器连接界面加热、高动压条件下的非对称有效载荷(整流罩)分离相关气动问题.前体干扰的作用,不但导致箭体热环境恶化,而且难以预测;头激波和箭体激波发生干扰的现象复杂,干扰后可以在运载器表面激发极高的热流,超过无干扰区热流10～20倍;由于运载器多是宇航火箭改造而成,并非专用于临近空间飞行任务,自身存在多种凸起物,例如电缆整流罩、脱插等等,凸起物引起高热流,地面预测和防护都比较困难;飞行器/运载器连接界面的特殊要求,造成界面热流和热防护问题;高动压条件下,有效载荷、整流罩的分离过程将受气动干扰的严重影响.