“天鹰”系列运载器助力火星探测降落伞高空开伞技术验证

陈华兵，杨 军，尹力恒

(中国航天科技集团有限公司四院四十一所 燃烧、流动和热结构国家级重点实验室，西安 710025)

火星探测器在实施火星着陆过程中有一段伞系减速段(见图1)，需要在火星稀薄大气的条件下采用降落伞进行减速，在距火星表面约11 km的高度打开降落伞，将探测器速度由460 m/s减速到95 m/s左右[1]。这个过程中，能否成功实现高空开伞是关键一步。

图1 火星探测器着陆过程示意图

由于在火星大气层开伞具有超音速、低动压、低密度的显著特点，要充分验证火星降落伞的开伞性能，就必须模拟探测器再入火星大气时的开伞弹道条件和探测器姿态控制条件来进行开伞试验[1]。为此，伞系减速系统负责单位中国航天科技集团有限公司五院508所提出了采用火箭作为载体的试验方案，并联合中国航天科技集团有限公司四院开展了“火星探测降落伞火箭高空开伞试验”方案论证与实施。该方案采用四院“天鹰”系列亚轨道运载器作为载体，将火星探测降落伞投送到几十公里的高空，并对开伞姿态进行精确控制，模拟火星开伞条件进行高空开伞试验[2]，图2给出了火箭高空开伞验证试验的飞行示意图。

图2 高空开伞飞行试验示意图

高空开伞试验分缩比降落伞和全尺寸降落伞两阶段实施，试验运载器继承“天鹰”系列运载器模块化、通用化成熟技术，具有低成本、周期短、可靠性高等优点。第一阶段开展缩比降落伞高空开伞试验，选用四院XX-2型试验运载器(见图3)，载荷舱直径φ398 mm，总长约6 m，起飞重量约1.1 t，采用固体姿控直接力与气动舵组合控制方式，实施弹道控制和高空姿态控制。……