回收着陆作为载人飞船天地间往返最为重要和关键的阶段之一,对可靠性有着很高的要求。本文以我国“神舟”号载人飞船回收系统为研究对象,结合工程实际问题,围绕回收过程中带牵顶伞的大型主伞拉直过程及抽打现象、降落伞系统运动稳定性和全张满状态主伞气动力参数辨识三个问题展开研究。主要研究内容如下:研究了带牵顶伞和剥离带的大型降落伞拉直过程分阶段动力学建模问题。以我国“神舟”8号飞船带牵顶伞和剥离带的主伞拉直过程为研究背景,建立了多阶段、多绳段、多自由度的动力学模型。模型中针对主伞包连接带和牵顶伞连接带建立了剥离带模型及牵顶伞的拉直充气模型,考虑了伞绳和伞衣在伞包中的叠放次序、绳段拉出过程、捆绑绳约束等因素,可以模拟伞绳和伞衣非连续和非均匀拉出的情况。论文利用空投试验录像统计数据对仿真结果进行了对比分析,验证了模型和程序的正确性和有效性。分析和评估了牵顶伞和剥离带对抽打现象的作用。通过仿真分析对“神舟”8号飞船回收系统改进措施的作用进行了分析和评估,重点研究了牵顶伞和剥离带对主伞拉直过程的影响,针对不同面积牵顶伞、不同强度和长度剥离带对抽打现象的作用进行了深入的研究。研究结果表明,牵顶伞和剥离带能够减小抽打速度、抽打幅度和抽打弧度,改善伞绳和伞衣的张力分布,有效抑制抽打现象的发生。所得结论为“神舟”8号飞船回收系统的出厂评审提供了重要依据。研究了大型降落伞抽打现象的特点和形成原因。定义了伞衣位形、抽打速度、抽打幅度和抽打弧度四个反映抽打现象特征的状态参数,通过数值计算得到了抽打现象形成时伞绳、伞衣的动力学状态参数和变化曲线,并对影响抽打现象的因素进行了仿真研究。结合录像观察,经过分析计算提出降落伞拉直过程中伞绳和伞衣上下部分存在较大的速度差以及伞绳和伞衣的绳帆现象是形成抽打现象两个基本条件的观点,并通过仿真分析对此观点进行了验证。研究了降落伞系统的运动稳定性。通过仿真分析得出降落伞系统的姿态变化规律与其气动力系数尤其是法向力系数密切相关的结论,对现有的稳定型伞和非稳定型伞的气动力模型进行研究,分析了不同风场和气动力模型下降落伞系统姿态变化规律。利用空投录像和试验测量数据研究并总结出“神舟”号飞船主伞返回舱系统在单点吊挂和双点吊挂阶段的基本运动模式。研究了大型降落伞全张满状态下的气动力参数辨识问题。针对降落伞的运动参数不易测量的特点,提出利用遗传算法辨识降落伞气动力参数的方案。通过仿真分析验证了方案的有效性,并提出了一种逐步缩小搜索空间提高辨识精度的方法。结合空投试验测量数据得到一组精度更高的“神舟”号飞船主伞全张满状态下的气动力参数,利用试验测量数据对辨识结果进行了验证。分析结果表明,辨识的主伞气动力模型在姿态预测方面较原有模型更为准确,且和主伞运动姿态的录像分析结果基本一致。