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先进发动机助推未来嫦娥软着陆

发布时间:2019-09-30 02:16:48 阅读: 来源:加香机厂家

先进发动机助推未来嫦娥软着陆

嫦娥三号使用了先进的大推力变推力发动机。这一方面是由于嫦娥三号质量大增,单台490牛发动机无法支持探测器的垂直降落,但更主要的是为了灵活调节在软着陆下落过程中的推力。

软着陆 是相对于 硬着陆 方式而言的。通常有两种意思,一种是物理意义上的着陆,另一种则是引申意义的着陆。软着陆是航天器经专门减速装置减速后,以一定的速度安全着陆的着陆方式。

我国嫦娥三号探测器将在近月点15公里处进行动力下降,接着实现月面软着陆,然后再进行月面巡视勘察。这15公里的动力下降,是以抛物线下降。探测器的相对速度要从1.7公里/秒逐渐减为0,过程主要靠探测器自主来完成,人工干预的可能性几乎为零。距月面100米处时,探测器还要悬停,对月面进行拍照,避开障碍物,寻找着陆点。对于地面工程人员来说,这一过程尚属首次,存在两大风险。一是关键设备都是新研制的,包括GNC系统(制导、导航与控制系统)和我国首台全新的7500牛变推力空间发动机。二是软着陆区域的地形地貌存在一定程度的不确定性。

在整体着陆过程中,首先要提到的是它的动力系统。不同于嫦娥一号和二号使用的固定推力的490牛发动机,嫦娥三号使用了先进的大推力变推力发动机。这一方面是由于嫦娥三号质量大增,单台490牛发动机无法支持探测器的垂直降落,但更主要的是为了灵活调节在软着陆下落过程中的推力。嫦娥三号使用了我国航天动力研究院专门研制的1500~7500牛变推力发动机作为推进系统的主发动机,这台变推力发动机不仅用于嫦娥三号的软着陆任务,还将用于完成嫦娥三号直接奔月轨道飞行期间的中途修正、近月制动和变轨任务。

按照预定程序,嫦娥三号在100千米高度圆形绕月轨道运行数圈稳定状态后,变推力发动机将择机点火,使嫦娥三号减速进入100千米 15千米椭圆形轨道,但嫦娥三号在15公里近月点时仍有高达1.6千米/秒的高速度。所以变推力发动机在15千米近月点要再次点火,并进行较长时间的持续工作,将嫦娥三号的水平速度快速降低,当嫦娥三号高度降低到2千米左右时,其水平速度将降低到0千米/秒。随后,姿控发动机将嫦娥三号姿态从底部朝前调整为底部朝下,开始进入垂直受控下落阶段。嫦娥三号将在变推力发动机的反推下逐渐下落,在距离月面100米高度进行悬停,通过星载的着陆相机拍摄月面地貌,智能选取合适的着陆场区。嫦娥三号最后下降到4米高度后,变推力发动机先将垂直速度降低到0米/秒,随后关机,嫦娥三号以自由落体降落在月球表面。

可见,嫦娥三号的软着陆过程非常复杂,变推力主发动机在其中起到了至关重要的作用,是嫦娥三号研制的主要难点之一。

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