2016年11月11日 星期五 09:15:33
您的位置:首页资讯中心科技资讯

嫦娥五号返回器平稳着陆,这顶降落伞功不可没

发表时间:2020/12/23

12月17日凌晨1时59分,嫦娥五号返回器按照预定方案,在内蒙古四子王旗安全着陆,成为中国航天史上的又一壮举。从登月后展开的国旗,到各种高性能复合材料拼接而成的返回器外壳,再到帮助返回器安全着陆的降落伞,都少不了纺织高性能材料的身影……

在各类气动减速装置中,降落伞以其质量轻、包装体积小、减速效率高等优点在各类航天航空任务中得到了广泛应用,已经成为多种飞行器减速及安全回收的重要装置。



降落伞系统是探月返回器返回着陆段一个重要的气动减速装置,其主要功能是当返回器二次再入大气层,且速度、高度下降至预定范围时,利用降落伞的气动阻力,稳定返回器的姿态,降低返回器的下降速度,最终使返回器着陆速度满足指定的要求。



研究表明,根据探月返回器的总体布局要求,要保证返回器的垂直着陆速度要不大于13m/s,降落伞系统需采用侧向弹盖开伞的方式(与神舟飞船类似),降落伞系统重量应不大于9kg,伞舱盖重量约为8kg,且为带有稳定翼的不规则气动外形。同时,弹盖开伞产生的作用力方向还不能通过返回器的质心、降落伞与返回器之间的连接也只能采用单点吊挂方式,因此,降落伞伞绳也需要具有足够的强力和稳定性。


降落伞组成


在材料方面,嫦娥五号返回器降落伞采用的为“锦丝绸”,主要材质为锦纶,也就是我们俗称的尼龙,但“锦丝绸”采用的是高性能锦纶,普通的锦纶长丝强度大约在5.0cN/dtex,而高性能锦纶的单丝强度就可以达到7.5 cN/dtex。除此之外,还需要对这层锦丝绸进行特殊的功能整理,如耐高温、阻燃、防电磁辐射等。



在航天工程中,降落伞的绳带一般采用超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPEF),它化学性质稳定,抗老化性能强,具有超强的耐磨性和自润滑性。通过凝胶纺丝法制得的超高弹性模量和强度的纤维,其拉伸强度高达3~3.5GPa,拉伸弹性模量高达100~125GPa。它的纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中最高的,大约是芳纶的2倍,碳纤维的5倍,钢丝的10倍。



关于嫦娥五号的返回器降落伞系统从2011年就开始研制,经历了关键技术攻关和型号全周期研制工作,进行了大量的地面试验、仿真试验和空投试验,对降落伞系统的技术状态进行了充分的验证,并经历了月地高速再入返回任务飞行试验验证,历次空投试验和飞行试验均确保了返回器安全回收,保证了月地高速再入返回任务的成功实施。


火箭橇试验情况


2014年11月1日6时42分,返回器圆满完成了半弹道跳跃式再入返回的飞行试验,以11.7m/s的速度安全着陆于内蒙古四子王旗,也就是视频中“小嫦娥”的飞行试验。