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中美俄“跳跃式再入”水平谁最高?(图)
送交者: 三把刀 2014年10月24日19:18:41 于 [军事天地] 发送悄悄话



skip reentry“太空打水漂”有风险,但好处也是摆明在那里。。。

为什么要采用“跳跃式再入”方式?


普通卫星只是围绕地球旋转,速度达到第一宇宙速度(约为每秒7.9公里), 这个速度一次重入地面调节角度可以控制过载在4个g以下,搞skip reentry“太空打水漂”是没有什么必要的。 我们的神舟飞船第一宇宙速度再入过载峰值好像4个g左右,航天飞机再入过载峰值不到2.5个g,据报道X-37B第二次再入返回过载不超过1.5个g。 但是, 从月球返回地球轨道的过程,速度越来越快,再入返回大气层时的速度已接近第二宇宙速度(每秒11.2公里)。  如果直接采用“弹道式再入”,返回舱的再入迎角过大,会导致高过载,和高热流。不仅对返回舱的结构强度和防热层提出更高要求,更超出了人类的过载承受能力(前苏联“探测器”5号的返回舱再入过载高达16个g,而人在地面上只承受1个g的重力加速度)。 如果采用半升力式弹道再入峰值能降到八九个g,如阿波罗飞船返回。  中国嫦娥五号采用“跳跃式再入”的方式返回地面有望把过载控制在四五个g。 




历史上有谁用过跳跃式再入?


苏联“探测器”5号没有, zond-6打算用虽然最后摔了下去失败告终。 zond7和zond8 用上了苏联是第一个成功的国家, zond7跳跃式再入过程有9000km的航程。  美国在apollo 11也玩过一手再入过程有2800比原计划多了400公里,由于老美的apollo没有脱离大气根本就没有第二次重入,不算是跳跃式再入。  在重入大气的过程飞行器无法和地面联系全靠电脑计算,那个年代的移动电脑速度只有现在手机速度的万分之一,苏联“探测器”落地准点差离预计的近20公里, 中国的嫦娥五号有什么惊喜就要耐心等待。  




在网路找到两位大神有更深刻的了解,看看他们怎么说。


 多半是因为降落地点纬度比较高的缘故,跟苏联有些类似,skip reentry的一个主要好处是可以实现比较远的下降距离,这对于中苏来说意义比较大,因为这俩国家海洋势力范围不大,而绕月返回一般的进入点在地球月亮的对径点附近,所以要落到高纬度地区需要比较长的下降轨迹。但是这种返回方式的风险比较高,苏联的zond失败了若干次,直接导致了苏联人失去信心没有最后先把人送上月球去。美国相对来说海洋势力范围广,所以没有采取冒险的方式把阿波罗送回本土,而是基本选择了掉在低纬度的海里。不过在apollo初期阶段美国充分研究了打水漂的再入方式,apollo 11号的再入算法被学术界研究的比较透彻,实际上11号的算法里有重新返回大气层的选项,但是在实际下降中没有采用(可能是NASA觉得没必要,长距离的降落也许是为了避免可能比较差的天气的预备方案)。11号采取了一个折衷的下降方式,即先降下去,然后爬升,纠正姿态,然后再掉下去,但是没有离开大气层。因为如果直接采取弹道式下降的话,对进入角要求太高,美国人担心当时的计算机速度慢,控制跟不上,所以采取了这么个折衷的方式,让11号在爬升阶段进行姿态控制准备第二阶段下降,也就是在这个时候最终降落地点才被决定。 
 

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zond6最后失压,zond7苏联人宣称28km,但是N1改过来的zond后几发可是2吨多的东西哦哈哈。 
  
apollo 11的制导律我只想指出一点,所谓的最后double dip方式不是因为折衷,而是因为apollo系列如果执行skip reentry再入其制导律无法适应,尤其是hunest段制导律有缺陷,短航程下能保证安全散布。90年代开始cev研究背景前期即使使用预测方法替代hunest甚至整段初次再入制导律,发现仍然需要较大改进才能勉强实现超过8000公里航程下的可接受落点散布。 
  
目前cev或者mpcv都没有飞行检验,也就是说: 
1 美国人没有实现过哪怕一次的skip reentry,apollo较高的落点精度都是3000km航程下double dip或者low loft形态实现的,虽然了不起,但是要说这上面丫掌握了,不是搞笑么? 
  
2 如果苏联人的飞行是真的的话,只能说明zond非常牛b,9000km的航程啊,0.2到0.22的升阻比(apollo 0.3x),在苏联要稍稍差于美国的测控能力(主要是测站覆盖能力)上来看,苏联人是可以说掌握了skip reentry的,但要说完全掌握,从有限的三次执行skip reentry任务来看,zond6毕竟失压坠毁,zond7成功,zond8一说失败一说演练降轨再入成功。怎么说都不能算完全掌握了吧? 
  
3 就是这样,兔子的这个小试验器不知道大概飞行航程多远,跳起多高,其升阻比看外形是缩比神舟来说肯定也就0.2多不了多少,重量也就是百kg量级,即使技术进步,气动制导防热都得自己走一轮,而且一上来技术难度就比zond要大,何况还有兔子孱弱的测控,要是成功了,至少比美国人强,呵呵。技术验证是有很大意义的。 
  
最后呢,总结下: 
1,苏联人最nb,zond成功了1 次,真正的skip reentry,精度还号称超过了leo返回的联盟,航程9000,cev扭扭捏捏21世纪了提了个10000,还是纸面上,apollo制导律根本适应不了真正的skip reentry,多篇报告惨烈的超过7000km航程下直接使用apollo制导律或者简单替换hunest段制导律后优化的制导律仿真结果明示了此点。 
  
2 兔子搞这个,有神舟基础但步子迈得大,如果成功,意义非凡。我呢还是认为成功的话能说明很大问题的,也能当一个技术标杆的。 
  
3 skip reentry这个姑娘,不是你说想搞就能搞,你说搞过就搞过的,嗯,没那么廉价。至于你说如果精度不能咋样,那就咋样,我只想说,这得cev成了,罗斯飞船也来个skip reentry成了并满足设计纸面指标5km(apollo 11开伞如果记的不错是4km以内),并且全面超越apollo11到17,zond7的28以后,再来随便说兔子走老路都走不好才行。 
  

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