飞机上机翼压强为什么小于下机翼（在返回舱触地的一瞬间）

神舟13号回来了。看着很是激动同时又很好奇：在返回舱触地的一瞬间，受力多少呢？整个返回过程航天员是哪个阶段承受加速度最大？

答：

返回舱的再入返回过程非常复杂，为了回答以上两个问题，请允许我较为详细的介绍一下航天器返回的几个阶段。（PS：最后一段对问题的回答进行了总结）

环绕地球运行的飞船，脱离原来的运行轨道，并转入进入大气层的运行轨道，须经历制动段和进入轨道过渡段两个阶段。该过程中航天器进行姿态调整，改变速度大小和方向，为进入大气层做准备。如下图所示，过渡段的轨道与地球稠密大气层的上界相交于E点，E点即是过渡段的终点。

在进入段，返回舱以高速进入大气层，对迎面的大气猛烈压缩并与之摩擦，表面温度急剧升高，返回舱速度下降，这是进入过程中环境最复杂恶劣的一段。而后，开始采用降落伞减速，这一段称为下降段。以神舟号飞船为例，在离地10km时，伞舱盖弹出，拉出导引伞，随后面积较小的减速伞打开，将返回舱的速度由每秒两百多米降至每秒数十米；在8km高度，减速伞与返回舱分离，面积较大的主伞打开，垂直速度逐渐降至8m/s左右。最终的一段称为着陆段，在离地1m处，着陆反推发动机点火工作，再次制动，返回舱以3m/s左右的垂直速度落地实现软着陆。

整个返回过程中，航天员承受的加速度（过载）主要有以下几个部分：

1. 气动减速过载。航天器的返回方式可分为弹道式（升力很小）、半弹道式（升力与阻力的比值小于0.5）和升力式（升力大于阻力，如航天飞机）。美苏最初的载人飞船返回舱采用弹道式返回，最大过载在10g左右。而半弹道式返回由于最大过载低、落点控制更加准确，因此之后被广泛采用。神舟号飞船即采用此方式返回，其最大过载为3.22g。

2. 开伞冲击过载。开伞过程中会突然减速，产生过载。最大开伞冲击过载不大于5g，过载大于3.5g的时间小于等于0.5s。采用多级开伞的方式，有效降低了过载。新一代的载人航天器，还会采用可控滑翔伞技术、甚至不需降落伞的发动机减速，这样，下降段的过载会进一步降低。

3. 着陆冲击过载。着陆方式有海上溅落、气囊缓冲着陆、反推发动机着陆、着陆腿着陆等方式。神舟号飞船采用反推发动机着陆，着陆时，返回舱的冲击过载在20g到50g之间。借助于返回舱底部缓冲结构和座椅缓冲系统的缓冲，航天员承受的冲击过载为10g左右（胸-背部方向）。

总体来说，加速度最大的过程是着陆的瞬间冲击过程，此时航天员（按60kg计算）瞬时受冲击力约为6kN；返回舱（按3t计算）冲力估计在10^6N量级。另外，火工品（点火装置、爆炸分离装置等）工作时也会带来瞬间的冲击。返回过程中各个阶段过载的降低，是许许多多的科学家在大量的设计、测试和改善后得来的。在未来，回收着陆系统还会为越来越多的航天员的安全和健康保驾护航。

参考资料：

[1]李惠康.载人飞船回收着陆分系统简介[J].载人航天,2004(02):27-30.

[2]戚发轫,张柏楠,郑松辉,杨宏,张庆君,白明生.神舟五号载人飞船的研制与飞行结果评价[J].航天器工程,2004(01):1-14.

[3]荣伟等编著.航天器进入下降与着陆技术[M].北京：北京理工大学出版社.2018.

[4]杨宏等编著.载人航天器技术[M].北京：北京理工大学出版社.2018.

[5]朱光辰.载人飞船返回舱再入着陆力学环境防护技术改进[J].航天返回与遥感,2010,31(05):9-15.

by 小小羊