0.引言

“著陸火星并實(shí)現(xiàn)巡視勘測”是天問一號的既定科學(xué)和工程目標(biāo)，這就要求航天器必須具有減速著陸系統(tǒng)。不同于月球，火星擁有全球性大氣，因此不能單獨(dú)使用發(fā)動機(jī)減速，還需要?dú)夥雷o(hù)；但火星的大氣又不夠濃厚，無法緊靠大氣實(shí)現(xiàn)安全著陸。因此，天問一號著陸巡視器采用了“氣動外形減速+降落傘減速+發(fā)動機(jī)動力減速+著陸支架緩沖減速”組合減速著陸方式，但由于資料不多，本文將只介紹降落傘減速系統(tǒng)的研制歷程與難點(diǎn)作簡要討論。

1.任務(wù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

火星物理環(huán)境與地球的物理環(huán)境存在較大差異，降落傘開傘條件為超聲速、低動壓、低密度環(huán)境?；鹦翘綔y任務(wù)的特殊性為降落傘減速系統(tǒng)的研制與驗(yàn)證帶來了巨大的挑戰(zhàn)。主要的任務(wù)特點(diǎn)及難點(diǎn)如下所述：

（1）長期深空飛行環(huán)境

降落傘減速系統(tǒng)需要滿足18個月在軌貯存時間，這將是我國降落傘減速系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)歷深空飛行時間最長的一次任務(wù)。在長期深空飛行中，降落傘減速系統(tǒng)面臨長時間真空、高溫貯存等環(huán)境。傘衣長期高密度包裝會對降落傘使用的特紡材料的機(jī)械性能產(chǎn)生一定的影響，長期真空和高溫有可能引起彈傘筒藥劑性能變化。

（2）火星環(huán)境特殊

降落傘減速系統(tǒng)在火星物理環(huán)境下工作，火星大氣成分以二氧化碳為主，表面大氣密度約為地球的1%，表面大氣壓力約為地球的6%(600Pa)，重力加速度約為地球的3/8(3.71m/s2)?；鹦谴髿鈪?shù)隨季節(jié)、地理位置均變化較大，存在塵暴等惡劣氣象條件。目前國內(nèi)對火星環(huán)境的了解程度仍然有限，作為主要設(shè)計依據(jù)的各種大氣參數(shù)存在較大的不確定度，也不排除在研制過程中大氣參數(shù)發(fā)生變化的可能。

（3）開傘條件特殊

與地球任務(wù)亞聲速開傘相比，火星降落傘的開傘條件具有超聲速、低動壓、低密度的特點(diǎn)。神舟飛船返回艙降落傘開傘馬赫數(shù)為0.6，開傘動壓約為8000 Pa；嫦娥返回器開傘馬赫數(shù)為0.45，開傘動壓約為3800 Pa，而火星降落傘開傘馬赫數(shù)為1.7左右，而開傘動壓約為 500 Pa

超聲速環(huán)境對降落傘的影響主要有以下幾點(diǎn)：①在超聲速條件下，降落傘存在復(fù)雜的激波流場形態(tài)，物傘之間氣動干擾復(fù)雜，繩帆現(xiàn)象出現(xiàn)的概率增加，降落傘的開傘充氣難度增大。特別是對于大型降落傘來說，繩帆和抽打現(xiàn)象可能導(dǎo)致開傘過程中傘衣破損、開傘沖擊過大、充氣時間延長以及非對稱充氣等不良后果，嚴(yán)重影響降落傘系統(tǒng)的開傘可靠性，甚至可能導(dǎo)致整個回收任務(wù)的失?、谠诔曀亠w行過程中，降落傘會出現(xiàn)“呼吸”和高頻震顫現(xiàn)象，易引起縫合部的剝離及傘衣的損傷③為降低繩帆現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，使降落傘迅速通過前體的超聲速尾流區(qū)，需要彈傘筒有較高的彈射速度。

低密度環(huán)境對降落傘的影響主要包括：①由于密度低，降落傘的減速效率降低，要達(dá)到同樣的穩(wěn)降速度，就需要更大的降落傘面積，從而增加降落傘的質(zhì)量，相應(yīng)地，也會增加彈傘筒的彈射質(zhì)量和體積②低密度大氣中，分子自由行程增大，會導(dǎo)致降落傘傘衣材料的有效透氣量相比地球環(huán)境急劇減小，透氣量降低會使降落傘的穩(wěn)定性變差③由于大氣密度低，著陸巡視器自身的氣動減速過程比較長，在降落傘開傘時刻，著陸巡視器仍沒有達(dá)到穩(wěn)降階段，具有三倍火星重力的減加速度，在進(jìn)行彈射過程動力學(xué)仿真時要特別注意。

低動壓條件的影響主要有：①由于動壓低，傘衣內(nèi)外壓差建立困難，開傘變得相對困難②由于動壓低，氣動阻尼不足，傘衣開傘過程中還會出現(xiàn)甩動、“呼吸”等現(xiàn)象，甩動或“呼吸”的幅度會相對較大，恢復(fù)也變得相對困難。

(4)傘系減速時間短

由于火星大氣稀薄， 降落傘減速效率降低， 降落傘減速過程留空時間短。通過初步彈道仿真，從降落傘彈出至降落傘與著陸平臺分離，歷時最短約為40s，最長約為114s(“神舟號”飛船約為800s，“嫦娥五號”約為500s)，而在這短暫的時間內(nèi)，需要完成彈傘、降落傘充氣展開、氣動減速、拋防熱大底、著陸支架展開、雷達(dá)高度表測高、降落傘與著陸平臺分離等多個關(guān)鍵動作，需要精準(zhǔn)、合理的強(qiáng)時序設(shè)計。

(5)彈射降落傘質(zhì)量大、速度高

火星降落傘在彈射拉直過程中，著陸巡視器仍處于減速過程中，有三倍左右火星重力加速度，降落傘需要較大的彈射速度，才能保證降落傘的可靠拉直，為降落傘的充氣展開創(chuàng)造有利條件。

經(jīng)過計算分析，彈射速度需求約為40m/s，因此彈傘筒必須實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量降落傘、高速彈出的要求，這勢必會帶來較大的推力沖擊，大推力沖擊對彈傘筒結(jié)構(gòu)以及著陸巡視器均是不利因素；同時火星大氣是低氣壓，與地球環(huán)境存在差異。

(6)試驗(yàn)驗(yàn)證難度大

火星降落傘的開傘處于超聲速、低動壓、低密度條件，火星大氣聲速與地球聲速不同，因此在地球環(huán)境下無法對超聲速、低動壓、低密度進(jìn)行同時模擬，只能模擬對降落傘開傘影響較大的超聲速、低動壓兩個參數(shù)，而且必須到地球35~50km高空才能模擬，試驗(yàn)實(shí)施難度大。

2、正式研究工作前的摸索

早在2000年前后，北京空間機(jī)電研究所（下簡稱“研究所”）就瞄準(zhǔn)我國未來行星探測的需要，開展了先期技術(shù)儲備，對國外火星探測、EDL技術(shù)方案、降落傘技術(shù)、開傘控制技術(shù)、著陸緩沖技術(shù)、試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)等進(jìn)行了情報研究。

2011年，研究所自籌資金，開展了盤縫帶傘的預(yù)先研究工作，對多種構(gòu)型的盤縫帶傘進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和低速氣動性能研究，開展了盤縫帶傘的流固耦合數(shù)值仿真研究。

除此之外，研究所還研制了40~50kg 載荷的全向火星緩沖氣囊原理樣機(jī)，并成功完成 20m/s 速度的著陸緩沖試驗(yàn)。

2012年前后，研究所配合相關(guān)單位，開展了50kg級火星著陸探測器的論證工作，形成了系統(tǒng)論證報告，并開展了降落傘減速分系統(tǒng)和著陸緩沖分系統(tǒng)的原理樣機(jī)產(chǎn)品的研制。

上級單位為了支持火星探測EDL關(guān)鍵技術(shù)研究，于2013年批準(zhǔn)了北京空間機(jī)電研究所與相關(guān)單位聯(lián)合提出的“小型地外天體著陸探測技術(shù)”的預(yù)研項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中，研究所開展了傘系減速總體方案研究、自適應(yīng)開傘控制方法研究、降落傘選型研究、高空開傘試驗(yàn)技術(shù)研究等關(guān)鍵技術(shù)研究。在該項(xiàng)目中，研究所設(shè)計了五種傘型，并進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)研究，對每種傘型的特點(diǎn)進(jìn)行了定量和定性分析；掌握了低速情況下降落傘仿真方法，初步探索了亞跨超聲速時降落傘仿真方法，積累了仿真經(jīng)驗(yàn)；設(shè)計了209m2降落傘的原理樣機(jī)，積累了大型盤縫帶傘的制造經(jīng)驗(yàn)；掌握了自適應(yīng)開傘控制方法，對各種偏差因素對開傘點(diǎn)散布的影響有了初步認(rèn)識；提出了火箭彈平臺和氣球平臺高空開傘試驗(yàn)的初步方案。

最終在2014年9月2日，北京空間機(jī)電研究所啟動了我國首個火星探測降落傘減速系統(tǒng)工程研制工作（在2016年1月國家批復(fù)立項(xiàng)首次火星全球遙感與區(qū)域巡視探測任務(wù)之前）。

3、基本方案的確定

（1）降落傘級數(shù)

對于一般的地球返回式航天器來說，當(dāng)其返回下降到離地球表面10km高度左右時，其下降速度然保持在200m/s左右，要從這樣大的速度減速到預(yù)定的安全著速度，如果只用一具降落傘來承擔(dān)，則這具降落傘的強(qiáng)度和質(zhì)量會大到不合理的地步。

因此，將返回艙的速度由高亞聲速降低到安全著陸速度，通常需要由兩具降落傘來完成。首先打開一具面積較小的降落傘，稱之為減速傘，將返回艙速度由每秒兩百多米減小到每秒數(shù)十米，并且穩(wěn)定返回器的姿態(tài)，為后續(xù)作動創(chuàng)造良好條件；減速傘分離后會拉開一具面積較大的主傘，將返回艙速度進(jìn)一步減低到安全著陸速度。我國的返回式衛(wèi)星、神舟飛船和嫦娥五號返回器，均是采用了減速傘和主傘兩級減速裝置。兩級降落傘分布減速的方式不僅有利于減小降落傘的開傘載荷與返回器過載，而且也有利于提高降落傘減速系統(tǒng)的適用范圍。

但在火星上又不全乎如此了……

對于火星探測器來說，為了提高進(jìn)入器的氣動減速特性，一般需要采用大鈍頭體外形。而這種氣動外形的返回器，在亞（跨）聲速氣流中，運(yùn)動一般是不穩(wěn)定的，會出現(xiàn)大幅度的擺動、旋轉(zhuǎn)，甚至翻滾。在此情況下如果有個減速傘的話，能起到穩(wěn)定返回艙的作用，為主傘創(chuàng)造良好的開傘姿態(tài)條件，確保主傘的開傘可靠性。

但二級減速方案在重量方面沒有優(yōu)勢，而且需要增加主傘開傘控制環(huán)節(jié)，留空時間也很難滿足后續(xù)工作需求，還會導(dǎo)致主傘開傘動壓過低，開傘也存在風(fēng)險， 在研制途徑上需要額外開展主傘研究工作，研制周期及經(jīng)費(fèi)均會有所增加。

一級減速方案的優(yōu)勢是系統(tǒng)簡單、 工作環(huán)節(jié)少、留空時間長、開傘載荷和空間需求可接受。從系統(tǒng)復(fù)雜程度考慮，一級減速方案環(huán)節(jié)少，可靠度高；?擁有較長的留空時間可以為后續(xù)程序提供更大的裕度， 因此降落傘減速方案最終確定為一級減速方案。

（2）降落傘開傘方式

降落傘常用的開傘方式有彈射開傘方式和牽引開傘方式兩大類，前者對應(yīng)彈傘筒彈射開傘和彈傘器彈射開傘，后者對應(yīng)傘艙蓋牽引開傘和由前一級降落傘牽引開傘。一般對于質(zhì)量較小的降落傘常采用彈射開傘方式，而對于質(zhì)量較大的降落傘則采用牽引開傘方式。

但由于火星大氣限制因素和一級減速方案的確定，出傘方式只剩下引導(dǎo)傘牽引開傘和彈傘筒動力開傘兩種方案。

引導(dǎo)傘氣動阻力開傘方案優(yōu)點(diǎn)是彈射力小，空間利用率較高，但是主傘拉直過程的一致性較差、開傘環(huán)節(jié)復(fù)雜，主傘開傘過程中有摩擦受損的風(fēng)險。

彈傘筒動力開傘方案的優(yōu)點(diǎn)是降落傘拉直過程一致性好，工作環(huán)節(jié)少，彈射力及空間需求可接受， 能為降落傘提供足夠的初始速度，保證降落傘迅速通過尾流區(qū)并達(dá)到拉直狀態(tài)。從降落傘拉直過程可靠度考慮，彈傘筒動力開傘方案傘衣拉出相對速度小，拉直過程一致性好，因此出傘方案確定為彈傘筒動力開傘方案（美國的火星降落傘減速系統(tǒng)到目前為止全部都是采用彈傘筒直接彈射開傘）。

可以看出，包好的降落傘包固定在圖左側(cè)的活塞上。點(diǎn)火工作時，利用藥盒組件燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)猓獬潭s束，推動活塞做功。整個傘包以一定初速度彈射出艙后，依靠其活塞和傘包自身的慣性力依次拉出連接帶—傘繩—傘衣的倒拉開傘。

較典型倒拉開傘過程為：彈傘筒將主傘包整體推出傘艙，在主傘包被拉出傘艙一定距離后，即傘包外的吊帶拉直后，解除主傘包封包；然后隨著傘包和返回器相對距離的增大，先后有序地拉出傘繩和傘衣，最后拉斷連接傘衣頂部和傘包底部的拉斷繩，主傘系全部拉直。

（3）傘型選擇

本來有許多種傘型可選，但火星上能用的就兩種——環(huán)帆傘和盤縫帶傘。但國外完全成功的任務(wù)使用的都是盤縫帶傘，而且我國沒有研制超聲速環(huán)帆傘的經(jīng)驗(yàn)，因此最終輕松確定傘型為盤縫帶傘。

(4)開傘控制方式

一般開傘時機(jī)的選擇主要是根據(jù)任務(wù)的需求或航天器飛行彈道來確定的，需要綜合考慮開傘高度、開傘動壓、開傘馬赫數(shù)、開傘姿態(tài)等幾個方面的因素，這就要求開傘控制裝置有自行權(quán)衡取舍的能力。

主要開傘控制方式有：

1)純時間控制法

2)過載—時間控制法

3)壓力高度控制法

4)雷達(dá)高度控制法

5)自適應(yīng)過載控制法

目前研究結(jié)果表明前四種控制方式都難以完全滿足開傘條件，而以動壓作為開傘控制參數(shù)（自適應(yīng)過載控制法）能較好解決問題。

由于對火星大氣環(huán)境的認(rèn)識程度有限，分布規(guī)律也不是很清楚，而且直接通過壓力傳感器來測量探測器進(jìn)入過程中的壓力，實(shí)現(xiàn)起來也相當(dāng)困難。通過對進(jìn)入彈道參數(shù)的分析，可知動壓和過載之間其實(shí)存在著很好的對應(yīng)關(guān)系。因此，可以通過過載的變化關(guān)系來間接反映動壓的變化情況，這樣就避免了直接獲取動壓所存在的技術(shù)問題，而且過載的獲取簡單且成熟。

自適應(yīng)過載控制方法的開傘控制最終通過以下方法來實(shí)現(xiàn)：對各種進(jìn)入軌道的計算分析可知——各進(jìn)入軌道中過載隨時間變化的規(guī)律是不一樣的。而每個進(jìn)入軌道又對應(yīng)著不同的最佳開傘點(diǎn)，那么我們只需測定現(xiàn)實(shí)進(jìn)入過程中過載與時間的變化規(guī)律，通過它找到對應(yīng)的進(jìn)入軌道，再通過這條進(jìn)入軌道，就可以知道我們最需要的開傘時間辣~

（與將開傘時間t與過載g?間的函數(shù)關(guān)系事先裝入減速著陸系統(tǒng)的程序控制器中，并通過設(shè)定過載值g?來啟動減速著陸系統(tǒng)的程序控制器。啟動后，程序控制器開始計時并通過計算獲取一定時間后的過載值g?，通過事先設(shè)定的開傘時間與過載的關(guān)系，程序控制器就會發(fā)出開傘指令。）翻譯后的版本在上面，大家不必對著這段晦澀的文字勞神苦思了（

在傳統(tǒng)的過載-時間控制法中，探測器進(jìn)入時的過載達(dá)到一定值后啟動減速著陸系統(tǒng)，在事先裝訂的固定時間后開傘。由于火星大氣環(huán)境的影響，在火星探測減速著陸過程中，難以找到一個固定的時間程序來滿足不同的進(jìn)入軌道。

而自適應(yīng)過載控制法實(shí)際是在某一固定動壓附近控制開傘，其現(xiàn)原理是通過動壓和過載、及其與時間之間的相互關(guān)系來實(shí)現(xiàn)的，對于不同的進(jìn)入彈道其開傘時間是不同的，而開傘時的過載或開傘動壓是基本相同的。

4、研制與試驗(yàn)歷程

降落傘試驗(yàn)方法可分為風(fēng)洞試驗(yàn)、低高度空投試驗(yàn)和高空發(fā)射試驗(yàn)。

在風(fēng)洞試驗(yàn)中，主要考察了降落傘的幾何透氣量、物傘間的相對距離、馬赫數(shù)對其阻力特性的影響。

空投試驗(yàn)的主要目的是驗(yàn)證降落傘的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、系統(tǒng)的工作時序以及系統(tǒng)的工作性能。由于在火星著陸過程中，降落傘處于低密度、高速度的條件下，開傘峰值載荷將在傘衣完全充滿的時刻出現(xiàn)。而在地球上的空投過程中， 試驗(yàn)的投放高度僅約為 15 km，大氣密度太大，這導(dǎo)致降落傘的開傘峰值載荷將不再出現(xiàn)在傘衣完全張滿的時刻，從而使得空投試驗(yàn)中傘衣的應(yīng)力分布將與火星著陸過程中的實(shí)際情況不同。因此為了更好地模擬降落傘受力情況，試驗(yàn)過程中采用調(diào)整回收物的質(zhì)量和開傘時間的方法（我國確定了采用直升機(jī)投放的方案作為降落傘強(qiáng)度試驗(yàn)方案，且試驗(yàn)已經(jīng)獲得圓滿成功）

高空發(fā)射試驗(yàn)（下文將重點(diǎn)介紹）的主要技術(shù)途徑有兩個——浮空氣球平臺和探空火箭平臺。此時降落傘的工作高度在 35~50km 左右，符合了前文提到的火星低密度、低動壓和超聲速的工況。因此這種方法能全面驗(yàn)證演示整個降落傘減速系統(tǒng)：驗(yàn)證彈傘筒是否具有足夠的彈射速度確保降落傘全部展開，驗(yàn)證降落傘的開傘程序，驗(yàn)證降落傘的阻力特性，驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。

(1)試驗(yàn)環(huán)境

大氣物理參數(shù)中大氣密度以及大氣溫度對降落傘工作有重要影響，這兩個參數(shù)直接關(guān)系到降落傘減速系統(tǒng)工作時的飛行馬赫數(shù)和飛行動壓等參數(shù)?；鹦谴髿饷芏冗h(yuǎn)低于地球大氣密度，在地球 35km 區(qū)域大氣密度與火星大氣密度量級相當(dāng)?；鹦谴髿鉁囟却蠓陀诘厍虼髿鉁囟?，導(dǎo)致火星大氣聲速與地球大氣聲速有較大區(qū)別，在地球35km 區(qū)域的大氣聲速為 310m/s，而火星表面大氣聲速僅為 223m/s。這導(dǎo)致在準(zhǔn)確模擬飛行馬赫數(shù)后，由于大氣聲速的不同，地球高空開傘試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娘w行速度約為火星探測器飛行速度的 1.4 倍，為降落傘拉直過程提高了難度。

(2)浮空氣球平臺

氣球平臺高空開傘試驗(yàn)方案是通過氦氣球?qū)⒃囼?yàn)?zāi)Ｐ瓦\(yùn)至離地球表面 35~50km 高空， 試驗(yàn)?zāi)Ｐ歪尫抛杂上侣湟欢ò踩嚯x后，加速發(fā)動機(jī)點(diǎn)火對試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行短時加速，而后試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻T性飛行，當(dāng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ退俣燃案叨葷M足試驗(yàn)條件時，彈出降落傘進(jìn)行超聲速、低密度、低動壓條件下的性能驗(yàn)證。

(3)探空火箭平臺

經(jīng)過試驗(yàn)方案設(shè)計及國內(nèi)相關(guān)技術(shù)調(diào)研研究，國內(nèi)探空火箭技術(shù)比較成熟。氣球平臺高空開傘試驗(yàn)方案試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢阅M探測器的氣動外形，但是該方案系統(tǒng)復(fù)雜，氦氣球及試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)均需要新研制，國內(nèi)未展過類似試驗(yàn)項(xiàng)目，涉及多項(xiàng)新技術(shù)，試驗(yàn)成本高。而探空火箭平臺高空開傘試驗(yàn)方案可以利用成熟的探空火箭技術(shù)，技術(shù)成熟度高，試驗(yàn)成本相對較低。根據(jù)綜合比較結(jié)果，火星探測項(xiàng)目降落傘性能試驗(yàn)驗(yàn)證最終采用探空火箭平臺高空開傘試驗(yàn)方案。

試驗(yàn)系統(tǒng)由探空火箭、箭上測量設(shè)備、發(fā)射裝置、測發(fā)控設(shè)備、地面遙測與外測設(shè)備組成。探空火箭采用固體發(fā)動機(jī)作為動力源，由箭體結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、遙測設(shè)備等組成。火箭總長10m，直徑 750mm，起飛質(zhì)量 5t。箭上測量設(shè)備由 2 個加速度傳感器、4 個拉力傳感器、2 套高清攝像機(jī)和 2 套圖像記錄器組成，用于測量降落傘工作的力學(xué)環(huán)境，獲取降落傘彈傘及開傘過程圖像。發(fā)射裝置是探空火箭發(fā)射時的支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，用于探空火箭的起豎、回轉(zhuǎn)及定位定向。地面遙測與外測設(shè)備由遙測地面接收站、光電經(jīng)緯儀、雷達(dá)等組成，遙測地面接收站用于完成探空火箭飛行過程中箭上遙測信號的接收、存儲和處理， 光電經(jīng)緯儀及雷達(dá)用于探空火箭飛行過程外彈道測量。

試驗(yàn)系統(tǒng)工作過程如圖所示，每次試驗(yàn)前將降落傘開傘馬赫數(shù)、動壓等信息裝定至探空火箭控制系統(tǒng)，探空火箭點(diǎn)火后按照設(shè)計彈道飛行，65s 左右達(dá)到頭體分離條件，箭頭與箭體分離，裝有降落傘減速系統(tǒng)的箭頭繼續(xù)向上飛行，并實(shí)時判斷飛行馬赫數(shù)與動壓，當(dāng)滿足開傘條件時（80s 左右） ，彈出降落傘，對超聲速、低動壓條件下對降落傘減速系統(tǒng)工作性能進(jìn)行驗(yàn)證，最終降落傘攜帶箭頭著陸。在此過程中通過圖像測量設(shè)備、拉力傳感器等對降落傘開傘過程、開傘載荷等關(guān)鍵信息進(jìn)行記錄。

(4)時間節(jié)點(diǎn)

2016年4月，研究所完成了降落傘減速系統(tǒng)方案階段研制工作；在方案研制階段，對降落傘減速系統(tǒng)進(jìn)行了縮比降落傘高空開傘試驗(yàn)。

試驗(yàn)第一階段飛行試驗(yàn)于2016年8月17日—9月25日進(jìn)行，試驗(yàn)飛行了三個架次，獲取了全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)，降落傘正常充氣展開，試驗(yàn)取得了成功。第二階段試驗(yàn)于2017年5月27日—6月9日進(jìn)行。試驗(yàn)共飛行兩個架次，獲得了全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)取得了圓滿成功。

鈔一段報道在這里罷

科技日報北京（2016年） 9 月 3 日電

記者 3 日從中國航天科技集團(tuán)公司四院獲悉，在近日開展的縮比火星探測降落傘火箭彈高空開傘首發(fā)試驗(yàn)中，該院研制的新型天鷹探空火箭將試驗(yàn)降落傘運(yùn)送至指定空域并成功打開，力助試驗(yàn)任務(wù)圓滿成功。

縮比試驗(yàn)驗(yàn)證了分系統(tǒng)方案設(shè)計的正確性，獲取了模擬火星開傘條件下的縮比降落傘試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為初樣設(shè)計提供了有力支持。

2016年7月，研究所完成了降落傘減速系統(tǒng)初樣設(shè)計。在初樣研制階段，進(jìn)行了全尺寸降落傘高空開傘試驗(yàn)，使用的是鑒定狀態(tài)的分系統(tǒng)產(chǎn)品，模擬全尺寸火星降落傘超聲速低密度、低動壓的開傘條件，驗(yàn)證全尺寸火星降落傘的功能和性能。

全尺寸降落傘高空開傘試驗(yàn)于2018年3月26日-4月28日進(jìn)行，實(shí)際飛行四次，試驗(yàn)獲取了全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)，取得了圓滿成功。

全尺寸降落傘高空開傘試驗(yàn)驗(yàn)證了鑒定狀態(tài)降落傘減速系統(tǒng)產(chǎn)品的功能性能，為順利轉(zhuǎn)入正樣研制階段打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

降落傘減速系統(tǒng)初樣階段共規(guī)劃了專項(xiàng)試驗(yàn)35項(xiàng)(其中分系統(tǒng)專項(xiàng)試驗(yàn)7項(xiàng)，單機(jī)級/組件級試驗(yàn)項(xiàng)目11項(xiàng)，部件級/材料級試驗(yàn)項(xiàng)目17項(xiàng))

截至2018年8月，正在開展降落傘減速系統(tǒng)初樣研制工作，已經(jīng)完成了初樣電性件、結(jié)構(gòu)熱控件的研制，完成了大部分初樣研制試驗(yàn)、鑒定件設(shè)計，開展了正樣產(chǎn)品設(shè)計與物資采購工作，完成了降落傘強(qiáng)度空投試驗(yàn)。目前正在開展正樣研制工作。降落傘減速系統(tǒng)能夠完成初樣階段研制任務(wù)，轉(zhuǎn)入正樣工程研制階段。目前，降落傘減速系統(tǒng)各產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)已經(jīng)確定，功能性能全面滿足總體指標(biāo)要求。

5、忽然想到

為了確保降落傘開傘的可靠性，開傘時盡量選擇進(jìn)入器姿態(tài)比較平穩(wěn)的階段，同時盡量避免逆氣流方向開傘，這樣一方面有利于彈蓋開傘的設(shè)計，另一方面也有利于降落傘拉直、充氣工作的可靠性。

特別是在進(jìn)行火星探測器減速著陸系統(tǒng)設(shè)計時，必須將開傘時的攻角嚴(yán)格限定在較小的范圍內(nèi)。由于火星上降落傘的開傘是處于超聲速、低動壓、低密度的狀態(tài)下，而且一般是采用直接彈射主傘的方式，研究表明開傘攻角對火星降落傘拉直過程中的繩帆現(xiàn)象起著決定性影響，直接決定了是否發(fā)生繩帆現(xiàn)象。而繩帆現(xiàn)象則對降落傘的拉直開傘過程較為不利，容易引起抽鞭、假頂和非對稱充氣等后果，嚴(yán)重時可能進(jìn)一步導(dǎo)致降落傘系統(tǒng)的工作失效。

美國在火星探測用降落傘的研制過程中，模擬火星低密度降落傘開傘試驗(yàn)時就曾多次出現(xiàn)過降落傘開傘失敗的情況，并在一系列火星探測器的研制工作中對開傘攻角均給予了高度重視，對開傘攻角給出了明確的要求(一般均要求開傘攻角不能大于13°)，甚至NASA在“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”探測器設(shè)計中，由于在進(jìn)入過程中采用了半彈道式進(jìn)入，存在一個約15°的配平攻角，為了確保開傘的可靠性，將開傘時進(jìn)入器的攻角降至接近于零。為此，不惜增加系統(tǒng)重量，特意設(shè)計了6個質(zhì)量配重塊，在降落傘開傘前15s，通過依次分離進(jìn)入器內(nèi)部的6個質(zhì)量塊，改變進(jìn)入器的質(zhì)心位置。

可以看出，在400s左右，攻角突然降至零附近

6、后記

這篇專欄本應(yīng)收在“每周天問”系列動態(tài)的，但后來越寫越多，動態(tài)竟裝不下了，這才改為專欄。再一想，降落傘這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，研制起來應(yīng)是頗費(fèi)周折的，干脆多寫點(diǎn)，最終造成了“字?jǐn)?shù)眾多”的局面