嫦娥五号返回器降落伞回收动力学建模与分析

王立武，高庆玉，许望晶，张国斌，张青斌

(1.东南大学土木工程学院, 南京 211189；2. 中国空间技术研究院北京空间机电研究所，北京 100094；3.国防科技大学空天科学学院，长沙 410073)

0 引 言

2020年12月17日，嫦娥五号返回器携月壤在内蒙古四子王旗着陆场安全着陆，标志着中国探月工程圆满完成“绕、落、回”三步走规划。嫦娥五号返回器的再入方式为半弹道跳跃方式，具体过程如下：返回器与轨道器分离后，返回器直接进入地球大气层，下降到海拔高度约60 km时，返回器在大气动力的作用下重新跳跃出大气层，而后再次进入大气层，当高度下降到11 km(即设计开伞高度)后，降落伞系统启动工作，返回器减速直至着陆。降落伞系统采用减速伞加主伞两级减速、侧向弹盖开伞和单点吊挂方式[1]。与“神舟”载人飞船返回舱相比，嫦娥五号返回器的体积只有前者的1/7，质量仅为前者的1/10，返回器的飞行轨迹和姿态更容易受各种干扰因素的影响，导致返回器的理论落区范围将近2万平方公里，是载人飞船的16倍。加之积雪夜暗极寒的环境条件，嫦娥五号返回器的回收搜索任务相对难度较大。

嫦娥五号返回器的回收着陆过程从高空开伞到着陆，系统工作时间长、动作多，作为柔性体的降落伞系统，容易受到风速、风向、返回器弹道实测值以及系统设自身计参数等各种带偏差参数的影响，返回器落点具有一定分布特性。开展返回器开伞后飞行轨迹的偏差特性分析对返回器落点预报具有重要的意义，有助于提高提高返回器的回收效率。……