● 摘要
充气式再入与降落技术是目前国外正处于研究阶段的新型航天返回与进入技术。应用这一技术建立的充气式返回系统具有质量轻，发射体积小，结构简单，返回时灵活机动，有效载荷比大等优点。如果采用这种新型返回系统，将可以有效地降低返回成本，并能够应用于多种返回任务中，弥补目前返回技术的许多不足。特别是针对空间实验结果等小载荷返回任务，充气式返回系统具有更多的优势。如果这一技术发展成熟，不但能够取代目前常规的防热罩-降落伞系统，并可实现一次发射多次返回的先进空间往返概念。对于应对未来的空间返回任务，有着很好的应用前景。 本文以充气式返回系统的概念研究和和初步设计为背景，介绍了充气式再入与降落技术的工作方式及其发展现状。并拟定了一个小载荷充气式返回系统，在此外形基础上进行了初步的气动特性分析，为进一步的相关研究提供参考。 本文主要研究内容包括：采用快捷有效的工程算法在连续流区和过度流区的气动特性计算；应用蒙特卡洛法在自由分子流区中的计算；以及给定条件下对再入过程的仿真模拟及分析；并讨论了在一定的攻角、马赫数等因素变化范围内充气式返回器的气动特性。其中，着重介绍了应用蒙特卡洛法及面元法对充气式返回器在自由分子流中气动力的计算。并通过‘猎户座’飞船的算例，将本文计算方法与自由分子流理论和直接蒙特卡洛法的结果进行了比较，分析了本文计算方法的准确性。