【ASR】关于尾部抛伞的回收系统的设计
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:
186380




186381




186382




186383




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


186384

           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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Think&Discovery




+50  科创币    delete   2013-05-26   此方案作为ASR制式化探空火箭的备选方案,其设计可靠性已得到相关专家的认可。
+50  科创币    拔刀斋   2013-05-26   设计新颖分析合理
来自 喷气推进
2013-5-26 11:28:16
1楼
。。。。这样的话金属发动机不就会直接掉下来了?PS:那天试75的发动机累死了。。。
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2楼
此方案作为ASR制式化探空火箭的备选方案,其设计可靠性已得到相关专家的认可。
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dk1996(作者)
3楼
回 1楼(ca-139) 的帖子
是的,我将在后面尽力实现火箭箭体与发动机的全面回收
但是从可靠性方面来讲,这种抛弃发动机的回收方法比较可靠
+1  科创币    delete   2013-05-26   发动机顶部加环用绳连接在伞上,应该可行。
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4楼
回 1楼(ca-139) 的帖子
你可以了解一下军用火箭助推器,都是一次性使用,用完即抛的.......
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5楼
1、槽的加工难度大,不利于降低成本;
2、发动机与伞之间要加隔热;
3、金属发动机只用一次的话,抛开成本不说,那玩意掉下来砸中什么的话不太好;
4、伞放在尾部的话,头部原伞舱可以改为载荷舱,而且布置起来相对方便不少。
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6楼
回 4楼(反正已经死) 的帖子
[s:275] 问题是谁那么有钱啊?。。。几百一个金属发动机你来个用完即抛[s:333]
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7楼
回 5楼(bolide) 的帖子
这是3个备选方案之一,现在正式的方案是从头锥进行机械开伞,事实上这种方式的缺点甚至还不止你所说的这些,但很多军用火箭或无人机均采用此种方式。
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8楼
做降落伞有一部分原因就是为了安全,即是防止降落伞砸到东西。这种做法在航拍上还有一定用处,没有航拍就一文不值了。
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9楼
简单力学分析~~~~  按理论抛物线。。。。我觉得楼主的设计要悲剧  


上升阶段,  是发动机推壳体, 壳体受几阻和重力作用,妨碍发动机的加速。壳体的势能 加速惯量来至发动机。


下落~~~阶段, 如果是头向下。。。。。。明显~~~~发动机受到的风阻小。。。。。会稳稳的坐在~~~壳体内,壳体~~~不兴的被空气阻力压着,于是和传统头向上还是一个样。。。。。


如果是头向上~~~~~     还是大家猜猜好了  


以上纯属瞎猜
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10楼
回 楼主(dk1996) 的帖子
很好的设计,解决了头部开伞姿态不合适容易被箭体追尾损坏的问题。
为了安全回收发动机可以进一步考虑给发动机加单独的伞和无线电信标。
或者把发动机和箭体用钢丝绳或弹性绳连接,类似用一个伞同时回收箭体和头锥的设计。
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11楼
回 2楼(反正已经死) 的帖子
不如侧开算了
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2013-5-28 17:32:46
2013-5-28 17:32:46
12楼
尾开?之前研究过四个发动机同时启动就用的尾开,结果发射时……心有余悸啊……
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2013-6-1 11:34:55
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13楼
返回舱的降落伞打开的时间控制有很高的技巧的
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dk1996(作者)
14楼
回 13楼(若水天蓝) 的帖子
嗯,是的,特别是前端开伞方式,对于时间精度要求比较高
+100  科创币    delete   2013-06-02   所以一定要做好发动机试车.......
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2013-6-2 14:35:14
15楼
引用第9楼jrcsh于2013-05-26 15:33发表的  :
简单力学分析~~~~  按理论抛物线。。。。我觉得楼主的设计要悲剧  


下落~~~阶段, 如果是头向下。。。。。。明显~~~~发动机受到的风阻小。。。。。会稳稳的坐在~~~壳体内,壳体~~~不兴的被空气阻力压着,于是和传统头向上还是一个样。。。。。


以上纯属瞎猜


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