浅论降落伞载人飞船回收着陆系统可靠性要求

论文导读：
摘要：安全回收着陆是载人航天的最后一个环节,回收着陆的成败不仅仅联系到航天员的生命安全,而且具有重要的政治作用,这对载人飞船回收着陆体系的可靠性提出了很高的要求。本论文以体系可靠性建模、分配、评估等方面临载人飞船回收着陆体系的可靠性进行了深入探讨,并对侧风意义下降落伞流固耦合不足进行了数值分析。本论文的探讨涉及到概率与统计、固体力学、流体力学等学科,主要探讨内容如下:1.提出了载人飞船回收着陆体系可靠性建模办法,给出了准确的回收着陆体系可靠性框图,事件树及故障树。为了描述回收着陆体系的可靠性联系,定义了一种新的可靠性模型——和联模型,从弥补传统可靠性模型的局限性。针对降落伞体系中监测装置具有多种任务及多种失效方式的特征,提出了考虑两类监测失效时冷贮备体系的可靠性建模办法,依据该办法建立了准确的降落伞体系可靠性模型。在上面陈述的探讨基础上,对回收着陆体系进行了以上至下的可靠性建模,并根据工程实际状况对模型进行了合理简化。建立了回收着陆体系的可靠性事件树,给出了获取其体系最小路集和最小割集的办法。通过分析可靠性故障树与事件树的联系,总结了以事件树建立故障树的原则办法,并据此建立了回收着陆体系的故障树。2.提出了两种适用于回收着陆体系的可靠性分配办法。针对现有可靠性分配办法难从运用到载人飞船回收着陆体系的不足,本论文提出了两种基于任意可靠性函数的分配办法:基于可靠性重要度和难度的逐步分配法和基于优化算法的最小难度分配法,给出了相应的计算流程,并将其运用于对回收着陆体系的可靠性分配。上面陈述的可靠性分配办法只需要体系的可靠性函数从及各单元的可靠度预测值,具有良好的适应性,可从推广运用于其它体系。3.给出了适应回收着陆体系极为单机部件特点的可靠性评估办法。基于Bayes思想对降落伞可靠性进行了评估。该办法采取Bayes办法将降落伞强度试验信息和体系级空投试验信息进行融合,能全面客观地反映降落伞的可靠性,其评估结果与工程实际状况相符。回收着陆体系中含有多种类型单元试验数据,这给体系可靠性评估带来了困难,因而需要将非成败型数据折算为成败型数据。针对这一不足,在分析现有可靠性数据折算办法极为局限性的基础上,本论文提出了两种具有更高折算精度可靠性数据折算办法:优化两点法和多点优化法。运用实践表明,优化两点法和多点优化法较现有折算办法的折算精度有大幅程度提升,并具有较好的适应性。4.作为降落伞可靠性分析的进一步探索,本论文对侧风意义下降落伞的流固耦合不足进行了数值分析。降落伞流固耦合仿真计算可从为可靠性评估提供丰富的各种工况下的仿真试验数据,弥补空投试验数据的问题。另外,降落伞的可靠性与其失效方式密切相关,而降落伞有着结构破坏、缠绕、塌陷、侧翻等多种失效方式,强度试验信息只能反映其结构破坏失效方式,而无法反映其它失效方式。为了确定合理的降落伞可靠性特点量,有必要通过降落伞流固耦合数值计算分析降落伞各环节的运动特点。在预测-多步校正时间积分办法的基础上,本论文提出了用于求解流固耦合不足的同步交替法。同步交替算法不仅有效地减小了流固耦合方程的规模,同时使耦合边界上的物理量在每一时间步达到协调。运用于求解弹性板在来流中振动的不足,获得了良好的计算效果。基于修正弹性方程网格更新算法,将同步交替法运用于对侧风意义下降落伞流固耦合不足的求解,编制了相应的FORTRAN流固耦合计算程序。在简化模型下,对多种情形下的降落伞流固耦合进行了数值计算,获得了降落伞极为周围流场的运动特点,分析了降落伞发生侧翻、缠绕等失效方式的条件,初步确定了与降落伞侧翻、缠绕等失效方式相关的可靠性特点量。本章的探讨为进行下一步降落伞流固耦合不足探讨和可靠性分析奠定了基础。本论文的探讨为回收着陆体系可靠性建模、分配及评估提供了有效的分析办法。所提出的体系可靠性建模办法、体系可靠性分配办法、降落伞可靠性评估办法、可靠性数据折算办法、流固耦合同步交替求解法等探讨成果可进行推广运用,具有重要的论述与工程价值。关键词：载人飞船论文回收着陆体系论文可靠性论文降落伞论文流固耦合论文
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Abstract14-17
第一章 绪论17-27

1.1 探讨背景及作用17-19

1.2 相关领域的探讨情况19-23

1.2.1 可靠性进展史简介19-20

1.2.2 体系可靠性分析办法简述20-21

1.2.3 复杂体系可靠性分配21-22

1.2.4 复杂体系可靠性评估22-23

1.2.5 降落伞流固耦合数值计算23

1.3 探讨思路及内容安排23-27

1.3.1 有着的不足及解决思路23-25

1.3.2 本论文的主要探讨内容25-27

第二章 载人飞船回收着陆体系可靠性建模27-65

2.1 引言27

2.2 载人飞船回收着陆体系可靠性特点分析27-32

2.1 载人飞船回收着陆体系的组成及工作流程27-30

2.2 载人飞船回收着陆体系的可靠性特点分析30-32

2.3 可靠性和联模型32-34

2.4 考虑两类监测失效时冷贮备体系的可靠性建模34-46

2.4.1 不足分析34-35

2.4.2 传统冷贮备模型的局限性分析35-36

2.4.3 冷贮备时不变体系的可靠性数学模型36-39

2.4.4 冷贮备时变体系的可靠性数学模型39-41

2.4.5 单元服以指数寿命分布时冷贮备体系的可靠性数学模型41-42

2.4.6 算例分析42-45

2.4.7 考虑两类监测失效时冷贮备体系可靠性建模小结45-46

2.5 降落伞体系的可靠性建模46-53

2.5.1 降落伞体系特征及冷贮备模型局限性分析46-49

2.5.2 关于“转换失败即体系失效”的简述49

2.5.3 降落伞体系可靠性事件树49-50

2.5.4 降落伞体系可靠性框图50-52

2.5.5 降落伞体系可靠性数学模型52-53

2.5.6 算例分析53

2.5.7 降落伞体系可靠性建模小结53

2.6 载人飞船回收着陆体系的可靠性建模53-61

2.6.1 总体可靠性模型54-55

2.6.2 一级子模块可靠性模型55

2.6.3 二级子模块可靠性模型55-57

2.6.4 子模块的可靠性模型57-61

2.7 载人飞船回收着陆体系可靠性建模的简化61-63

2.7.1 主伞包开关判别装置可靠性模型的简化61-62

2.7.2 速度判别装置可靠性模型的简化62

2.7.3 简化后的体系可靠性模型62-63

2.8 本章小结63-65

第三章 载人飞船回收着陆体系故障树分析65-79

3.1 引言65

3.2 回收着陆体系的可靠性事件树65-67

3.

2.1 顺序运转体系的可靠性事件树特点65-66

3.

2.2 最小路集与最小割集66

3.

2.3 回收着陆体系的可靠性事件树66-67

3.3 以可靠性事件树建立故障树67-74

3.1 可靠性事件树与故障树的联系67

3.2 以可靠性事件树建立故障树的办法67-72

3.3 以可靠性事件树建立故障树的示例72-74

3.4 回收着陆体系的可靠性故障树74

3.5 本章小结74-79

第四章 载人飞船回收着陆体系可靠性分配79-93

4.1 引言79-80

4.2 基于可靠性重要度和难度的逐步分配法80-88

4.

2.1 不足描述80

4.

2.2 可靠性分配原则80-81

4.

2.3 可靠性难度函数81-82

4.

2.4 分配办法的论述基础82-83

4.

2.5 可靠性分配流程83-86

4.

2.6 算例分析86-88

4.3 基于优化算法的最小难度分配法88-91
4.

3.1 不足描述88-89

4.

3.2 可靠性分配流程89-90

4.

3.3 算例分析90-91

4.4 载人飞船回收着陆体系可靠性分配91

4.5 本章小结91-93

第五章 载人飞船回收着陆体系可靠性评估93-113

5.1 引言93

5.2 回收着陆体系单元可靠性评估93-94

5.3 降落伞可靠性评估94-101

5.

3.1 降落伞验前可靠度pdf95-98

5.

3.2 降落伞验后可靠度pdf98

5.

3.3 降落伞可靠性评定及试验量决策98-99

5.

3.4 算例分析99-101

5.

3.5 降落伞可靠性评估小结101

5.4 回收着陆体系体系可靠性评估101-102

5.5 可靠性数据折算102-112

5.1 可靠度置信分布103

5.2 现有的折算办法极为局限性分析103-105

5.3 优化两点法105-107

5.4 多点优化法107-108

5.5 算例分析108-111

5.6 可靠性数据折算小结111-112

5.6 本章小结112论文导读：章结论与展望137-1417.1探讨结论137-1397.2探讨展望139-141致谢141-142参考文献142-155作者在学期间取得的学术成果155-156上一页123
-113
第六章 侧风意义下降落伞流固耦合数值分析113-137

6.1 引言113-114

6.2 流固耦合同步交替求解法114-124

6.

2.1 同步交替法的提出114-116

6.

2.2 流固耦合体系动力学有限元方程116-117

6.

2.3 同步交替法数值求解历程117-120

6.

2.4 同步交替法求解流体-弹性板耦合意义120-122

6.

2.5 同步交替法小结122-124

6.3 侧风意义下降落伞流固耦合数值计算124-130
6.

3.1 不足描述124

6.

3.2 耦合意义的实现124-126

6.

3.3 网格运动算法126-127

6.

3.4 计算结果及分析127-130

6.4 本章小结130-137
第七章 结论与展望137-141

7.1 探讨结论137-139

7.2 探讨展望139-141

致谢141-142
参考文献142-155
作者在学期间取得的学术成果155-156