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动态载荷是作用时间小于500ms的瞬态载荷,其一般产生在发射台、发射终止和着陆过程中,该冲击力会对舱体、舱内宇航员及相关设备产生较大影响。在空间飞行过程中,保护不善宇航员及设备可能承受损伤风险。影响损伤的外部因素有:飞船的结构,座椅和约束系统的设计以及航天服和头盔。飞船结构与着陆场(海上着陆场和陆上着陆场)有高度的相关性,满足陆场着陆冲击条件的返回器结构可能在着水冲击环境中遭受破坏。由于受返回器结构尺寸和试验设备及高昂的试验花费等因素。地面试验只对典型工况条件进行,因而不能获取足够的试验数据,很少用于统计分析。因此,对返回器的冲击特性进行数值分析具有重要意义。首先,本文应用LS-DYNA软件,研究流固耦合相关算法,建立包括返回器、空气和水三部分的着水冲击有限元模型,分析了其入水的载荷特性和溅水状态。由于返回器冲击环境的不确定性,依据相关文献和试验研究,设定水平速度、竖直速度、入水角和波浪斜率4个关键冲击参数作为研究对象,抽取返回器上3个节点标定为宇航员舱位。经过模拟计算成功得到舱体入水冲击加速度曲线、压力波传播等一系列数据。这些数据与von Karman和Wagner理论的计算结果及相关部门的试验数据在最大冲击加速度指标上均比较吻合,验证了模型建立的有效性。其次,本文仿真分析了一系列不同特征参数的舱体入水冲击特性。应用正交试验方法分析了水平速度、竖直速度、入水角和波浪斜率四参数的显著性和交互作用。并讨论了波浪斜率和返回器入水速度对冲击加速度的影响。研究表明,由于返回舱为弹性结构,与流体作用时发生弹性变形,对流体产生扰动,入水瞬间返回舱着水点处的加速度峰值显著增加。随着沾湿面的扩大,结构体的峰值点位置也不断改变,主要出现在射流产生处。本文还着重讨论了入水速度、侧倾角和波斜率对冲击加速度的影响。在相同的工况条件下,侧倾角在27°左右时竖直速度越小,返回舱受到的冲击加速度越小。最后,为了得到更加清晰直观的着水冲击响应特性,将冲击加速度转化为标准的动态响应指数(DRI指数,NASA的紧急逃生标准评估系统),进行统计分析。DRI值可以有效的反应加速度幅值和作用时间,比计算加速度值来评估人体损伤率更加合理有效。研究指出,竖直速度和波斜率的参数敏感性较高,对DRI值的影响较显著。结合统计学,给出了不同侧倾角冲击环境下宇航员在人椅坐标系方向上随入水速度变化的DRI云图,为评估各个冲击环境的DRI值提供有效的参考。