专利名称：用于返回舱再入减速的磁阻力伞的制作方法
技术领域：
本发明属于航天器返回舱返回地面的磁技术应用领域，具体涉及一种用于返回舱再入减速的磁设备。
背景技术：
神舟飞船返回舱返回时需要再次穿过大气层回到地面。返回舱返回时进入大气层的过程成为“再入”，再入大气层后(IOkm高度左右)，返回舱打开降落伞降落至地面。
由于返回舱在轨飞行速度很高，在200km/300km的近地轨道速度大约是7. 6km/s,必须采用一些特殊的工程方法，对返回舱进行减速，使其以较慢的速度再入大气层。目前，返回舱再入采用的方法是高速再入大气层法。该方法先利用制动发动机减速改变返回舱的运行轨道，称为离轨段，使航天器进入一条返回地面的过渡轨道。在过渡轨道，返回舱在地球引力作用下，按开普勒定律自由下降至IOOkm作用时，再入大气层。在再入大气层段，由于受到越来越稠密的大气形成的巨大阻力，返回舱的速度逐渐降低，从约7. 6km/s降低至声速，最后进入大气层。从返回舱再入过程分析，返回舱速度降低主要源于返回舱在大气层中高速运动时所产生的大气阻力。而完全依赖制动发动机减速所需燃料巨大，在工程上是不可实现的，因此只能用于离轨段的轨道制动。为了提高返回舱再入段减速效能，目前采用的方法是优化返回舱的气动外形设计，以尽量产生更大的阻力。但是，如何利用磁阻进行再入减速还未见报道。
发明内容
为此，本发明提供了一种用于返回舱再入减速的磁阻力伞，它利用返回舱高速再入过程中造成电离层等离子体离子的收集电流在返回舱前、后端的不对称性而自动获取电流。电流通过返回舱本体的螺旋线圈产生磁偶极子磁场。磁场对入射的电离层离子产生反射作用而提供返回舱阻力。从而有利于降低返回舱的速度，为返回舱的安全着陆提供可靠地技术保障。为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案—种用于返回舱再入减速的磁阻力伞，包括分别设置在返回舱前端和后端的等离子体收集电极以及设置在返回舱舱壁内的多匝线圈，其中，等离子体收集电极分别与多匝线圈的两端电连接，多匝线圈围绕返回舱舱壁均匀设置，两收集电极带有不等量电荷，不等量电荷产生的电压差使多匝线圈中产生电流且使通电后的多匝线圈在返回舱周围产生磁偶极子磁场，入射方向与偶极子磁场有夹角的离子会改变运动方向，一些离子将被磁场反射，从而为返回舱提供额外的阻力。其中，等离子收集电极为金属或导电复合材料电极。本发明的磁阻力伞，可以充分利用返回舱高速再入过程中产生的等离子体以及自然空间等离子体来进行减速，进一步提高返回舱再入段减速效能，降低返回舱着陆段控制难度和风险，为保障神舟飞船返航舱安全、准确着陆提供新的技术保障。
图I为本发明的用于返回舱再入减速的磁阻力伞的结构示意图；其中，I-返回舱；2_后端等离子体收集电极；3_前端等离子体收集电极；4_多匝线圈5-磁偶极子磁场；6_入射等离子体。
具体实施例方式以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式
，下面通过具体实施方式
对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式
只为示例本发明的不同方 面的内容，而不应理解为限制本发明范围。为使本发明更明显易懂，兹以优选实施方式，并配合附图作详细说明如下。图I示出了本发明的用于返回舱再入减速的磁阻力伞的结构示意图，其中，本发明的磁阻力伞包括分别设置在返回舱I的前端等离子体收集电极3、后端等离子体收集电极2以及设置在返回舱I的舱壁内的多匝线圈4，前端等离子体收集电极3和后端等离子收集电极2分别与多匝线圈4的两端电连接，多匝线圈4围绕返回舱I的舱壁均匀设置，两收集电极带有不等量电荷，不等量电荷产生的电压差使多匝线圈4中产生电流且使通电后的多匝线圈在返回舱周围产生磁偶极子磁场5，入射方向与磁偶极子磁场5有夹角的等离子体6会被被磁场反射，从而为返回舱提供额外的阻力。在一实施方式中，等离子收集电极为金属或导电复合材料电极。以神舟9号飞船返回舱为例，在采用本发明的磁阻力伞以后，在300km高度附近电离层可为返回舱提供的阻力约为494N ;当返回舱降到150km以下，磁阻力伞可为返回舱提供270N的阻力；在IOOkm高度，其可提供阻力增加到6695N，并随着高度下降而指数增加。磁阻力伞一方面为返回舱提供阻力，同时还增加了返回舱下降的时间，从而达到较好的减速效果。为返回舱的再入减速提供了新的方式。以上所述仅是本使用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术的原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也都应该在本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于返回舱再入减速的磁阻力伞，包括分别设置在返回舱前端和后端的等离子体收集电极以及设置在返回舱舱壁内的多匝线圈，其中，等离子体收集电极分别与多匝线圈的两端电连接，多匝线圈围绕返回舱舱壁均匀设置，两收集电极带有不等量电荷，不等量电荷产生的电压差使多匝线圈中产生电流且使通电后的多匝线圈在返回舱周围产生磁偶极子磁场，入射方向与偶极子磁场有夹角的离子会改变运动方向，一些离子将被磁场反射，从而为返回舱提供额外的阻力。
2.如权利要求I所述的磁阻力伞，其中，等离子收集电极为金属或导电复合材料电极。
全文摘要
本发明公开了一种用于返回舱再入减速的磁阻力伞，包括分别设置在返回舱前端和后端的等离子体收集电极以及设置在返回舱舱壁内的多匝线圈，其中，等离子体收集电极分别与多匝线圈的两端电连接，多匝线圈围绕返回舱舱壁均匀设置，两收集电极带有不等量电荷，不等量电荷产生的电压差使多匝线圈中产生电流且使通电后的多匝线圈在返回舱周围产生磁偶极子磁场，入射方向与偶极子磁场有夹角的离子会改变运动方向，一些离子将被磁场反射，从而为返回舱提供额外的阻力。本发明的磁阻力伞，可以充分利用返回舱高速再入过程中返回舱周围的等离子体来进行减速，进一步提高返回舱再入段减速效能，降低返回舱着陆段控制难度和风险，为保障神舟飞船返航舱安全、准确着陆提供新的技术保障。
文档编号B64G1/62GK102765494SQ20121027410
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者任琼英, 冯伟泉, 刘业楠, 刘宇明, 姜利祥, 孟立飞, 张超, 徐晓权, 易忠, 赵华, 黄建国 申请人:北京卫星环境工程研究所