本文围绕与载人飞船回收系统安全可靠性紧密相关的几个动力学问题进行了研究,包括:降落伞充气性能的计算、物伞多体系统的动力学建模、吊挂系统的建模、流固耦合充气模型的建模、非流线形物体的绕流计算及尾流再附现象的分析。 通过建立十二自由度的物伞多体系统运动方程及伞衣变形方程,得到了充气过程中物伞多体系统的动力学模型,它能够对充气过程中物伞系统的动力学特性进行细致分析;在Potvin、Sundberg、Purvis等人的工作基础上独立推导了降落伞初始充气模型及主充气模型,这些模型考虑了充气过程中伞衣变形与周围流场的耦合作用,并且在一定程度上描述了伞系统的柔性,能够计算伞衣不同部位的气动力及结构张力:为了进一步完善流固耦合充气模型,本文通过大量编程工作,利用粘性涡方法计算了伞衣内外表面的压力分布,在编程过程中,物面离散、物面涡量的计算、涡量脱落、涡元分裂与合并、快速多极子算法等关键技术得以实现,这些工作初步解决了伞衣周围流场的计算问题,为以后建立更完善的流固耦合充气模型奠定了基础;借鉴Oler的建模思想,推导并建立了充气过程中尾流再附现象的分析模型;提出一种新的吊挂系统建模方法,与以前的建模方法相比,这种方法避免了判断吊带是否松弛的复杂逻辑,而且具有较好的通用性,现已将模型用于航天器回收系统仿真软件中,取得了良好效果。 这些研究为“神舟”号飞船回收系统的分析和评定提供了理论基础。将本文模型应用于“神舟”号飞船回收系统,得到了降落伞的充气性能及伞—舱多体系统的动力学特性,某些计算结果对“神舟”号飞船回收系统的性能评定具有参考意义。