我是ASR项目组的副总设计师,以下是我们项目组对于尾部抛伞回收系统的一些设计。
前言在对于当今大部分业余火箭所采取的头锥开伞方式及其效果进行研究后,我发现头锥抛伞回收系统有比较大的系统缺陷,特别是我们所采用的开伞方式是以计时作为触发方式的。所以,我有以下关于设计尾部抛伞的回收系统的想法。关于结构的初步设计:火箭尾部3D
建模图如下:
以上为初步设计方案。
尾部开伞工作流程 发射前的装配: I
:火箭发动机是沿着导轨插入火箭的,除此之外不加任何附加固定措施。 II
:火箭发动机上方放置降落伞,叠伞方法为将伞绳以螺旋缠绕在成束状的伞面上伞的开口方向向上,也就是向着头锥方向,伞绳末端链接火箭外壳。 III
:降落伞上方放置开伞药 开伞过程: 火箭接收到开伞信号后(定时),点燃开伞药,将降落伞和发动机推出。 因为火箭定时开伞靠人工估计,所以会有以下几种情况: I
:火箭在火箭发动机工作时发射点火指令,如下图情况A
:
则会出现以下情况:若开伞药能量足够,将发动机和降落伞推出,则降落伞能顺利展开,因为伞开口向前,所以有足够的风阻使其展开。当伞展开后,会将整个箭体的速度降低,直至为零,这时火箭将变为头朝下下坠,这时尾部降落伞依然能够进行减速。若开伞要能量不足,无法将发动机推出则开伞失败。
II
:若火箭在发动机停火后并且没有到达抛物线顶点时(情况B
),发出点火开伞指令则是尾部开伞的最佳时机。开伞药会将发动机与箭体分离并开伞减速。整个箭体的速度降低,直至为零,这时火箭将变为头朝下下坠,这时尾部降落伞依然能够进行减速。 III
:若火箭运动过抛物线顶点后发出点火指令(情况C
),也有很大几率成功开伞,具体细节如上。
尾部开伞优点I
:加工工艺简单,导轨的设计只是为了是发动机在工作时不要转动并在抛出时不会卡主,所以若有必要则可以不加工导轨,使工艺更简单。 相对比:头部开伞设计复杂,加工困难,零件太多。 II
:开伞定时容错率高,可以BC
阶段保证最大的开伞成功可能性,在A
阶段也不否认成功的 可能性。 相对比:头部开伞只有处于抛物线的顶端时开伞才有可能成功(准确来讲是当火箭与水平的夹角在正负15
度之间时(来自《探空火箭设计》)) 尾部开伞不足:发动机无法回收
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