伞衣
- 环帆伞解除收口充气展开过程数值模拟及应用
利用充气过程中的伞衣投影面积及体积变化规律等仿真结果处理得到了伞衣阻力面积和附加质量变化规律，引入量纲为1的充气时间对其进行了处理。最后结合物伞系统动力学模型，实现了物伞系统试验中的开伞载荷预测分析，结果与试验数据吻合得较好。研究成果为降落伞充气性能分析提供了一种具有较高精度的开伞载荷预测方法。收口绳 环帆伞 流固耦合 数值模拟 动力学模型 开伞载荷0 引言降落伞由于具有质量较轻、减速效果显著、成本低廉等优点，在航空航天领域中作为主要的气动减速装置而被广泛
航天返回与遥感 2023年3期2023-06-15
- 降落伞临界开伞速度研究
度、织物透气量、伞衣顶部结构透气量成反比；通过伞绳长度增加，影响伞衣充气进气口尺寸提高降落伞的临界开伞速度；降落伞临界开伞速度与伞衣尺寸的关系和降落伞充气过程底边尺寸有关；在降落伞底边尺寸大于某一临界值时，降落伞临界开伞速度与伞衣尺寸成正比；在降落伞底边尺寸小于某一临界值时，降落伞临界开伞速度与伞衣尺寸成反比。文章基于降落伞临界开伞速度与伞衣充气外形尺寸相关这一理论，提出计算收口状态下降落伞的简化充气外形尺寸方法，计算结果与流固耦合仿真结果一致。文章的研究
航天返回与遥感 2023年3期2023-06-15
- 十字形伞开伞充气过程数值仿真研究
形伞开伞过程中，伞衣的最大应力点位于伞臂的中心区域，充气顺序的先后会影响伞臂的应力分布，降落伞稳定后伞衣应力呈对称分布。文章采用的仿真方法能较好地模拟十字形伞开伞充气的动力学过程，得到的伞衣应力分布特点及影响因素可为十字形伞的设计与优化提供参考。十字形降落伞 计算流固耦合动力学 开伞 充气0 引言降落伞是目前航空航天领域应用最广泛的减速手段[1-2]，根据伞衣结构形式的不同，可以分为平面圆形伞、方形伞、带条伞、环帆伞以及十字形降落伞等。相较于其他伞形，十字
航天返回与遥感 2023年3期2023-06-15
- 开“窗”结构对环帆伞开伞过程影响
验表明，适当改变伞衣的透气性可以使阻力效率和开伞可靠性，以及稳定性和开伞动载之间达到一个微妙的平衡［4］。近年来，随着计算机技术的发展，国内外已有诸多的研究团队利用数值模拟技术对环帆伞透气性进行研究。Tezduyar 等［5］将环帆伞伞衣划分为12 个不同位置的同心圆区域，利用局部变化的织物透气性来模拟整个环帆伞的透气性，从而实现织物透气性与结构透气性统一，该方法有助于减少环帆伞这一复杂伞型数值计算所需的网 格 数 量。 Takizawa 等［6］应 用F
航空学报 2023年5期2023-04-19
- 浅论弹药用普通降落伞的伞冠强度工程计算
动性能，原来的“伞衣是降落伞的主要部件，用来产生气动力……”[10]的伞衣定义，相当于伞衣既狭义上代表伞衣实体本身又广义上代表整个伞冠(包括伞冠上的结构透气孔)，如此未必有错，但常常使人感觉不如使用伞冠概念清晰。若使用“伞冠结构透气量”显然比使用“伞衣结构透气量”[10]直观明了也更加严密。如果说在伞冠上设置孔洞或缝隙相当于在伞衣实体上开孔或开缝倒也无妨，但对于后文所提及的加强型伞冠的强度计算，若继续沿用过去伞衣的概念，那么就难以区分伞衣强度到底是指伞衣实
弹箭与制导学报 2023年1期2023-03-20
- 织物透气性对火星用降落伞气动特性影响机理
初，研究者仅关注伞衣的几何透气性(人为地改变伞面结构如开缝隙等方式)，而忽略了织物透气性(织物两侧存在压差时，单位时间通过单位面积织物空气的体积)对降落伞气动特性的影响。1955年，Goglia等通过大量试验数据的统计分析揭示了伞衣织物透气量方程和多孔介质渗流理论中的Ergun公式具有一致的形式[7]，这为伞衣织物透气性的研究提供了理论基础。随后的风洞试验表明：伞衣织物透气性会随着雷诺数的降低而显著降低[8]；随着循环载荷的增大亦会降低伞衣的织物透气性[9
航空学报 2022年12期2023-01-10
- 几何形状对十字伞充气和滑翔性能的影响
过程中不同时刻的伞衣形状，并对不同伞型的充气性能进行了对比分析。此外，对充气稳定后的十字伞，通过在其伞绳端施加恒定载荷使其具备滑翔能力，并对比分析了5种伞型的滑翔性能。数值结果表明，异形结构对十字伞的充气性能影响较大，但对滑翔性能的影响因伞型而异，十字伞的长宽比对充气和滑翔性均具有较大影响。充气性能 滑翔性能 十字伞 流固耦合 航天返回0 引言降落伞因具有质量小、减速效果好等优点，已被广泛应用于载人航天、登月返回、空降兵训练以及定点空投等重大航空航天任务。
航天返回与遥感 2022年5期2022-11-15
- 小型降落伞充气和伞衣塌陷过程
机后迅速开伞，其伞衣充气过程较为复杂[5]，而针对小型装置设计的降落伞不多，对其展开过程的研究相对较少，其中小型伞是否存在伞顶塌陷及其塌陷机理均缺乏细致研究.如果小型伞伞衣在充气阶段发生塌陷或扭曲变形，尽管是局部也可能会导致开伞失败.研究小型降落伞充气过程，分析伞衣附近的流场特性，判断其工作充气过程中的安全性对小型装置投放等工程应用具有重要意义.降落伞在充气过程中，流体与伞衣的耦合作用具有非定常、柔性大变形等非线性特性，是流固耦合研究的难点之一.降落伞充气
天津师范大学学报（自然科学版） 2022年4期2022-10-15
- 牛国永：一针一线织就航天员回家之路
熟练地移动手中的伞衣，控制着针脚密度，一针一针，精准无误地落到指定位置。神舟飞船返回舱降落伞是用特殊的纺织材料做成的，虽薄如蝉翼，但却非常结实。它的缝制也很特别，它由1900 多块伞衣像鱼鳞一样连接而成——将这些伞衣拼接成大伞，靠的就是牛国永和他的团队成员手里的针和线。工作人员拿到伞衣原材料以后，先检查布料，然后裁剪成一块一块的伞衣，准备工作做完后开始缝制。大伞上有1900多片伞衣，在有限空间里，既要保证线迹质量、长度尺寸一致，又要保证不丢掉任何一片伞衣，
军工文化 2022年7期2022-08-24
- 伞衣优化设计对群伞系统气动特性的影响分析
式，如图2所示。伞衣上部采用环缝形结构，与环缝伞结构类似，下部采用环帆形结构，即上、下环片结合处采用非等长设计，上环片的底边比下环片上边缘长，形成月牙状。在伞衣充气初期，气流可以从月牙缝进入，有助于快速开伞。伞衣充气后，气流从月牙缝向下排出，可增加伞衣阻力。根据降落伞设计经验，本文所采用的降落伞环帆总数为16，其中环型数目为6，帆型数目为10，伞衣总数目为80。图2 环帆伞示意Fig.2 Gore of the ringsail parachute本文所研
国防科技大学学报 2022年3期2022-06-08
- 民机弹射降落伞离机充气过程和安全分析
机身，则可能导致伞衣破损，气囊漏气，引起气囊降落伞失效，设备损坏。研究不同工况下的降落伞充气过程，分析伞的运动轨迹，判断其工作过程中的安全性对设计理论和工程应用都有重要意义。在空降空投领域，研究手段主要是空投试验、风洞试验和数值模拟。但在涉及降落伞的离机过程时，空投试验不仅费用昂贵，且载机还有一定安全风险，所以在设计研究阶段往往以风洞试验和数值模拟为主。在人员离机过程的研究中，刘洋等[5]利用风洞试验研究了民航飞机试飞员应急离机的运动轨迹，分析了离机方案的
空气动力学学报 2022年2期2022-05-10
- 超声速降落伞工程应用的关键技术研究进展
声速半流伞半流伞伞衣在张满状态下，形状趋于半球形，呈210°球面。超声速下应力分布相对均匀，但其每幅为曲面，结构复杂，加工精度及难度较大。图3 半流伞[3-4]Fig.3 Half-flow Parachute[3-4]2.1.3 盘缝带伞盘缝带伞是开缝伞的一种，伞衣由平面圆形“盘”和圆筒型“带”组成，中间由缝隙将两者垂直分开(图4)。伞衣幅呈扇形，盘的中间有通气孔。盘缝带伞在超声速、低密度开伞条件和稳定性好，充气性能优良，国外已成功实施的火星着陆任务均采
宇航总体技术 2022年2期2022-04-14
- 浅论弹药用普通降落伞的伞冠强度工程计算
动性能，原来的“伞衣是降落伞的主要部件，用来产生气动力……”[10]的伞衣定义，相当于伞衣既狭义上代表伞衣实体本身又广义上代表整个伞冠(包括伞冠上的结构透气孔)，如此未必有错，但常常使人感觉不如使用伞冠概念清晰。若使用“伞冠结构透气量”显然比使用“伞衣结构透气量”[10]直观明了也更加严密。如果说在伞冠上设置孔洞或缝隙相当于在伞衣实体上开孔或开缝倒也无妨，但对于后文所提及的加强型伞冠的强度计算，若继续沿用过去伞衣的概念，那么就难以区分伞衣强度到底是指伞衣实
弹箭与制导学报 2022年6期2022-03-20
- 空投声呐浮标降落伞的设计与仿真计算
(1)方形伞方形伞衣结构为切去四角的平面方形，由数幅织物锁缝而成，如图1所示。伞衣上缝有加强带，以加强伞衣的强度及限制织物可能撕破的范围。方形伞的结构较为简单，材料利用率高，但其开伞过程中伞衣各部分错位较为严重，易造成伞衣与伞绳、伞衣与伞衣抽打损伤，受力不均时易产生局部破损。静稳定的迎角范围为±20°。图1 方形伞衣平面示意图(2)圆形伞圆形伞在俯视图中为一圆形，其结构对称，工作可靠，开伞时受力较均匀，多数传统降落伞以圆形伞作为基本结构。圆形伞包括平面圆形
电子测试 2022年24期2022-03-07
- 前体尾流对降落伞工作性能的影响
了减小前体尾流对伞衣气动性能的影响，在设计物伞系统结构时，通常需要将降落伞置于前体尾流区外。笔者将物伞的相对距离与前体直径的比值称为拖曳比。拖曳比过大虽然能克服尾流影响，但是会导致物伞系统质量增加、柔性加强、受环境影响加大。为了获得合适的拖曳比，需要对前体尾流开展深入的研究。前体尾流对降落伞工作性能的影响一直都是国内外物伞系统设计的研究重点。一部分学者通过风洞试验开展研究，如Steinberg等［1］发现前体阻挡来流进入伞衣，随速度增加前体尾流区范围增大、
北京航空航天大学学报 2021年12期2022-01-15
- 旋翼机对降落伞工作性能的影响
统的流场特性以及伞衣气动性能变化，需要对旋翼机/降落伞的非定常复合流场展开深入的研究。目前，旋翼流场的研究主要通过风洞试验和数值模拟，风洞试验能够真实反映旋翼的工作状态[3-4]，通过控制旋翼的状态参数获得准确的试验数据，但存在洞壁效应[5]、实验数据可重复性差[6]、成本代价高等问题。随着计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)的发展，数值模拟逐渐成为研究旋翼流场的重要手段，该方法通过直接求解流场控制方程(Eule
哈尔滨工业大学学报 2021年12期2021-12-13
- 分离式飞机应急数据记录跟踪系统设计与试验
组合体中前置体对伞衣阻力系数的影响，给出了伞衣阻力系数的计算公式。同时，为了验证HBG系统的可行性，设计并制作了HBG原理样机，通过无人机试验验证了HBG系统关键功能和工作流程的可行性，为工程设计提供了参考。1 系统组成HBG系统由4个子系统组成［11］，其中缓降系统内部安装有一台EFDR。如图1所示，HBG系统可根据传感信号和实时数据，自动或者手动启动。缓降系统主要由气囊和牵引-缓降伞组成，气囊用于着水／着陆缓冲和着水漂浮。牵引-缓降伞在弹射时发挥牵引伞
北京航空航天大学学报 2021年11期2021-12-13
- 柔性伞衣织物的自由变形折叠建模及其充气机制研究
最主要因素是柔性伞衣织物的折叠展开充气过程，很多降落伞失效事故都与柔性伞衣的折叠展开有密切关系[4]。据不完全统计，翼伞的不完全开伞概率远高于常规圆形伞。翼伞由于伞衣织物的结构布局更加复杂，因此织物的折叠建模问题一直是研究的难点。降落伞柔性伞衣织物的折叠充气展开过程时间较短，实验数据采集困难且离散性大，数值模拟的方式已经成为揭示伞衣展开充气过程工作机制的有效手段[5-7]。在数值计算时，柔性伞衣织物的折叠建模是首先需要解决的问题。降落伞伞衣属于柔性织物，而
纺织学报 2021年7期2021-07-26
- 环帆伞技术与发展综述
靠、开伞冲击小和伞衣抗损伤能力强的特点，已广泛应用于载人航天回收系统。为全面了解和跟踪环帆伞技术的发展，特别是了解和掌握基于群伞使用的大型环帆伞技术，文章通过分析环帆伞的结构特点，总结环帆伞在航天领域的成功应用经验，证明环帆伞是大型降落伞，尤其是载人航天群伞技术的首选伞型。同时文章还对环帆伞的设计改进过程进行了回顾，包括伞衣侧剖面形状、伞衣上下缘张满度、透气量、使用材料、加工工艺和包伞技术。最后对群伞使用情况进行了探讨，尤其是开伞不同步的问题，并提出了提高
航天返回与遥感 2021年3期2021-07-19
- 亚声速条件下十字形伞充满时间系数的解算方法及仿真验证
个阶段，在该过程伞衣的结构变形和伞衣周围的流场变化相互耦合，使得难以精确建立伞衣充气的理论模型[1-3]。目前,对于降落伞充气性能的研究主要是通过一些实验结果的统计分析来获取的,充气性能与开伞条件之间的关系也是通过试验结果统计、拟合出来的。这使得充气时间、伞衣投影面积变化的一些经验公式存在着一定的局限性[4]，只能在某型情况下适用。十字形伞最早由法国人提出，具有工艺简单、稳定性好、开伞动载小等优点，被广泛应用于飞机阻力伞、航弹伞及投物伞领域。该伞的结构简单
南京航空航天大学学报 2021年2期2021-05-06
- 降落伞拉直过程的动力学仿真与试验
过程体现了绳索和伞衣大位移、大变形的非线性特点。ABAQUS以其强大的处理非线性问题的能力而著称，因此，利用ABAQUS中的膜单元和桁架单元分别对伞衣和伞绳进行建模，降落伞拉直过程的数值仿真利用非线性有限元软件 ABAQUS的显示动力学模块实现[11-13]通过ABAQUS/Explict模块对进行动力学仿真。1.1 膜单元有限元理论膜单元是可以承受膜力但无弯曲或横向剪切刚度的薄板，因此膜中唯一非零应力分量是平行于膜中间表面的那些分量，即膜处于平面应力状态
科学技术与工程 2021年8期2021-04-22
- 探测器对超音速刚性盘−缝−带型降落伞系统的影响1)
、伞绳拉直阶段、伞衣充气阶段以及稳定下降阶段,其工作环境在超音速以及低动压的状态.早期人们通过超音速风洞实验以及高空飞行空投试验等对降落伞系统的气动减速性能进行了研究,去重复设计了降落伞系统的尺寸大小等[3-6].近年来,人们开始采用各种数值计算模型来研究超音速降落伞系统流场流体结构特征,对各种类型的降落伞系统的拉直阶段过程以及伞衣充气阶段的最大拉直力、伞绳的抽打现象以及“绳帆”现象等进行了分析[7-13].结果表明:降落伞系统重要的伞衣充气阶段是一个复杂
力学学报 2021年3期2021-04-22
- 一种基于任意拉格朗日-欧拉方法的降落伞充气展开数值模型
得到了初始形状为伞衣平铺展开的情况下，开伞过程中的阻力系数、摆动频率，摆动角等参数，并观察到降落伞的过度充气和循环呼吸现象，证明了该方法具有很高的可靠性和实用前景。在此基础上，文献[7-10]改进了欧拉-拉格朗日耦合算法，把伞衣的透气性参数引入降落伞的开伞模拟计算中，取得较大成功。Cheng等[11]、高兴龙等[12]和贾贺等[13-14]采用多孔介质模型研究了无限质量、不计伞重情况下，基于ALE方法的开伞充气过程，得到伞衣投影面积和有效透气性的变化规律曲
科学技术与工程 2021年2期2021-02-24
- 从空中一跃而下
我喊道。我开始将伞衣举到头顶正上方，再一次检查了操纵绳，然后全力向前冲刺，我冲出了悬崖边，飞向了地平线。下面的大地在扩展，我感觉到了自己的体重在抻拉着伞衣，接着，我向后斜身，放松下来。我看到一条蜿蜒的山路，上面有几个小小的人影，估计是几个自行车手。现在，我离起飞的地方已经很远了。在风中玩耍了15分钟，悬壁上的爸爸通过步话机告诉我，他也要准备起飞了。“风怎么样？”他问我。“非常完美！”我回答。爸爸在我的身后开始滑翔，他发现了一团“上旋气流”，滑翔者能像冲浪一
意林原创版 2020年10期2020-11-06
- 环片数量对环帆伞气动性能的影响
可能使用的环帆伞伞衣设计构型的性能，总体研究表明，去除某一位置的帆会提高静态稳定性，但同时会带来阻力的损失[4-7]。在环帆伞结构的优化设计方面，甘小娇[8]等人基于环帆伞稳降过程开展了环缝和月牙缝等结构透气参数与气动性能关系的研究，并拟合出多项式曲线；甘和麟[9]利用LS-DYNA 及Matlab 软件设计了环帆伞参数设计仿真平台，并利用该平台开展了结构参数对伞衣面积和顶部结构透气量偏差的灵敏度分析，分析了环帆伞顶部结构透气量对阻力特性的影响；贾贺[10
海军航空大学学报 2020年4期2020-11-02
- 从空中一跃而下
我喊道。我开始将伞衣举到头顶正上方，再一次检查了操纵绳，然后全力向前冲刺。我冲出悬崖边，飞向地平线。下面的大地在扩展，我感觉到自己的体重在抻拉伞衣，接着，我向后倾斜身体，轻松了不少。我看到一条蜿蜒的山路，上面有几个小小的人影，估计是几个自行车手。现在，我离起飞的地方已经很远了。在风中玩耍了15分钟，悬壁上的爸爸通过步话机告诉我，他也要准备起飞了。“风怎么样？”他问我。“非常完美！”我回答。爸爸在我的身后开始滑翔，他发现了一团“上旋气流”，滑翔者能像冲浪一样
读者·校园版 2020年16期2020-08-17
- 设计参数及大气参数对降落伞充气性能的影响
伞绳的连接，对于伞衣径向带、顶孔绳等不做考虑，如图1 所示。Dc为伞衣的结构直径，Dv为伞衣的顶孔直径，Dp为伞衣的充满直径，hs为伞衣幅上顶点到底边的高度，hp为伞衣充满的高度，le为伞绳长度，es为伞衣幅底边长，N为伞衣幅数。图1 降落伞模型Fig.1 Parachute model伞衣材料选用美军标的MIL-C-7020III 材料，材料的密度为533.77kg/m3，弹性模量为0.4309GPa，泊松比为0.14，伞衣厚度为0.0001m；伞绳材料
航天返回与遥感 2020年3期2020-07-09
- 从空中一跃而下
练朝我喊道。我将伞衣举到头顶正上方，再一次检查了操纵绳，然后全力向前冲刺。我冲出悬崖边，飞向地平线。现在，我离起飞的地方已经很远了。在风中玩耍了15分钟，悬壁上的爸爸通过步话机问我：“风速怎么样？”“非常完美！”我回答。爸爸在我的身后开始滑翔，我打算降落。但是，我忽然感觉伞衣变得摇摆不定，它失去了升力，落到了我的前方。我能感觉到自己在下坠，心里七上八下。我拉了一下控制绳，盼望着伞衣能恢复升力，但它没有反应。我有些慌了，爸爸朝我喊：“保持飞行！”我看了看爸爸
意林·少年版 2020年23期2020-01-15
- 动力翼伞系统拟坐标形式的多体动力学建模
，分析了安装角、伞衣弯曲度及后缘下偏量对翼伞侧向运动的影响。蒋万松等[8]采用Lagrange乘子法建立了两体8自由度动力学仿真模型，并通过空投试验验证了仿真模型的有效性。Meirovitch[9]利用分布系统的扩展哈密顿原理，导出混合系统的标准Lagrange方程，随后以拟坐标表示刚体运动，将混合系统的2阶Lagrange方程转化为一组适用于控制的状态方程。陈建平等[10]通过引入Lagrange乘子，获得了大型翼伞系统封闭的飞行动力学方程组，对某大型翼
兵工学报 2019年9期2019-10-24
- 伞翼无人机精确建模与控制
1－3］。翼伞的伞衣由柔性织物构成，展开过程中，空气从伞衣的前缘切口进入，在伞衣内滞留从而维持伞衣的气动外型［4－5］。充气完成后，伞衣类似一个带有前缘切口的小展弦比翼型［6］。伞翼无人机的操纵方式主要为通过伞衣后缘的单侧下偏实现转弯，通过操纵绳双侧下偏实现着陆。伞翼无人机的精确建模对归航与控制起着至关重要的作用。在建模的过程中，关键是伞衣气动力的计算。气动力的计算有两个难点，首先是伞衣的柔性导致伞衣与流场之间的强非线性的耦合很难用机理建模的方法进行分析，
航空学报 2019年6期2019-07-18
- 盘–缝–带伞超声速充气过程仿真研究
在火星探测中，对伞衣充气过程的分析又是最为复杂的难题之一。文章介绍了常用于降落伞流场求解的数值模拟方法，并对它们的利弊做了简要的描述。文章使用守恒元/解元方法对盘–缝–带伞在超声速条件下，从收束状态开始的充气过程进行了数值模拟。首先对前置体进行单独仿真，之后在不同的马赫数下通过对降落伞系统的整体仿真完成对降落伞开伞过程的模拟。仿真数据与实验数据进行对比，获得了较为一致的结果，验证了方法的可行性。另外，文章对两种工作状态下的充气过程进行了对比，分析了盘–缝–
航天返回与遥感 2018年1期2018-03-14
- 火星大气对降落伞充气性能影响的初步探讨
距离、充气过程中伞衣面积变化的影响规律。研究结果表明，目前有关降落伞充气性能的一些经验关系式对于火星这种稀薄大气环境已不再适用；在火星稀薄的大气环境下，降落伞的充气时间、充气距离随大气密度的减小将急剧增大；伞衣阻力面积为充气过程中时间的4次多项式关系。该成果对于火星探测器减速着陆系统的工程设计、试验及性能评估等均具有较好的参考价值。伞衣面积 充气距离 充气时间 降落伞 大气密度 火星大气 深空探测0 引言由于火星是距离地球最近的一颗地外行星，它的大气和地表
航天返回与遥感 2017年4期2017-09-28
- 重装空投系统分析与建模
拉出牵引伞伞绳和伞衣，牵引伞充气并张满。牵引绳张力达到预设值时将保险剪切销剪断，解除锁销对投物的约束。牵引伞通过牵引锁拉动投物，在牵引绳张力作用下，投物从舱内滑出，受到滚棒的摩擦阻力和飞机尾流阻力，通过飞机货舱门时，牵引锁打开。牵引绳拉动转向绳，打开辅助引导伞伞包的系留带，拉动辅助引导伞伞包和主伞伞包连接绳。然后从辅助引导伞伞包内拉出辅助引导伞中心绳（同时拉出伞绳和伞衣）。辅助引导伞充气，同时拉出主伞包并拉直吊带。随后拉断主伞包封包绳，拉出主伞连接绳和减速
舰船电子工程 2017年7期2017-08-07
- 攻角对火星降落伞拉直过程的影响分析
用在伞绳和未充气伞衣上的气动力对降落伞能否正常充气以及伞衣结构完整性有着重要的影响。降落伞系统设计的期望是拉直方向与相对气流方向平行，但是当拉直方向与相对气流方向具有一定夹角时，会导致伞绳偏离拉直方向，使伞绳过早拉出，伞绳发生弯曲，这就是“绳帆”现象[1]。“绳帆”现象可能会导致改变拉直时间、过度增加拉直力、非对称拉直、伞衣损坏，以及非对称充气、充气时发生漏气塌陷等一系列不可预测的现象[2]。美国航空航天局（NASA）非常重视火星探测器开伞前进入舱的攻角（
航天返回与遥感 2017年3期2017-08-01
- 超声速稳定伞气动热数值仿真研究
得了主充气过程中伞衣形状和流场之间的动态关系。张红英[15-16]根据亚声速降落伞的结构和充气过程中的受力特性，建立了某平面圆伞伞衣充气过程中的流体力学和结构动力学耦合模型，并对整个开伞过程中的伞衣外形的变化进行了研究。然而，上述研究仅对亚声速伞充气过程开展了研究，但目前针对超声速开伞的研究很少。本文以多用途飞船缩比返回舱配备的超声速稳定伞为研究对象，利用流固耦合方法模拟稳定伞开伞过程，获得稳定伞充气外形，并研究了典型工况下的稳定伞稳定流场特性，得到稳定伞
航天返回与遥感 2017年1期2017-04-11
- 有限质量降落伞充气动力学数值模拟*
数值模拟开伞过程伞衣三维外形变化，获得降落伞系统下落速度、阻力面积等参数；对比分析初始投放速度对降落伞开伞时间、伞衣阻力面积的影响；通过试验数据对比分析开伞力变化。计算结果表明，该方法可以有效模拟降落伞系统有限质量充气过程的动力学特性，仿真结果与试验结果相符。降落伞；流固耦合；有限质量充气；ALE动网格降落伞部件主要为柔性多体结构，其充气过程涉及流体结构相互作用下的大变形问题，通常可借助风洞及地面空投等试验手段进行研究，同时也可结合经验公式及数值仿真的方法
国防科技大学学报 2016年4期2016-10-10
- 一种伞衣织物透气性快速预测算法
10016）一种伞衣织物透气性快速预测算法宁雷鸣 张红英 童明波（南京航空航天大学航空宇航学院，南京 210016）伞衣织物透气性是决定降落伞气动特性的重要因素，因此快速而准确地预测伞衣织物透气性将能够有效减少透气性试验次数并提高降落伞仿真计算可靠性。文章根据降落伞伞衣织物材料的结构特点，基于多孔介质透气性理论提出了一种伞衣织物透气性预测算法，该算法可以在缺乏透气量试验数据的情况下，仅根据伞衣织物厚度和标准透气量大小快速计算得到该伞衣的透气性曲线（压差-透
航天返回与遥感 2016年5期2016-02-23
- 盘缝带伞超声速开伞过程研究
将数值仿真得到的伞衣充满外形和最大开伞动载与此盘缝带伞的高空投放试验进行对比，获得较为一致的结果，验证了数学模型的可靠性。在此基础上，继续对此盘缝带伞超声速开伞过程进行详细研究，分析了开伞过程伞衣充气外形变化、开伞动载变化、伞衣应力分布以及伞衣不同位置的应力随时间的变化情况。结果表明，开伞过程中伞衣会存在一定的“呼吸”现象，同时在伞衣口处会形成一道弓形激波。开伞动载在经历了较大的波动后逐渐稳定，伞衣盘上的应力比伞衣带上的应力值大。因此，在盘缝带伞的设计中应
航天返回与遥感 2016年3期2016-02-15
- 涡环旋转伞充气过程及气动特性分析
的充气过程，得到伞衣动态变化过程、转速和投影直径时程变化曲线及充满后稳态下的流场变化特性。将充满伞衣幅的有限元模型转化为气动特性仿真模型，利用计算流体力学方法得到涡环旋转伞在低速气流作用下的气动力参数及流场流线、压力分布等特性。将两种方法得到的结果进行对比分析，结果表明：涡环旋转伞在来流12 m/s时能顺利充气展开并实现旋转，伞衣幅充满外形饱满，稳定转速约为3.3 r/s；阻力系数为1.36，大于一般结构轴对称降落伞；导旋力矩系数为0.87；流场分布具有中
兵工学报 2015年8期2015-11-18
- 盘-缝-带伞充气过程数值仿真研究
结构动力学模型伞衣织物是柔性大变形体，具有典型的非线性动力学特性，而且为多孔渗透性介质的薄膜结构。令Ωs为空间结构域，固体边界由∂Ωs表示，可以写出结构的动力学方程为：式中：y是位移矢量、ρs为材料密度、f是作用在结构上的体积力、σs为Cauchy应力张量。2.2 流场动力学模型地面空投过程的降落伞开伞速度一般相对较小，可以认为充气过程流体为不可压流。定义Ωf和(0，T)为流体的空间域和时间域，并令∂Ωf代表域的边界。流动质点的坐标为 Xi()t， (i
系统仿真技术 2015年4期2015-06-21
- 基于神经网络杂交模型的降落伞动态应力补偿方法
形伞为原型，根据伞衣初始充气过程中的计算流体力学与结构动力学的耦合模型，引入神经网络杂交建模的思想；提出降落伞开伞过程中伞衣动态应力测量的补偿方法；使用静态样本数据，对跌落、风洞动态试验中采集到的动态应力样本进行补偿计算。计算结果表明：应力补偿方法较准确地反映瞬态伞衣应力变化情况，具有收敛性和有效性，对降落伞设计具有参考意义；与传统的神经网络补偿方法相比，神经网络杂交模型能够显著提高补偿精度，且具有更小的计算规模和更快的收敛速度。应力补偿 神经网络 杂交模
航天返回与遥感 2015年5期2015-06-13
- 环帆伞稳降阶段织物透气性影响数值模拟
速度和绕流速度。伞衣尾部存在紧贴伞衣织物的第一尾涡区和尾部中心旋涡对组成的第二尾涡区，织物透气性使第一尾涡区变长，螺旋点增多，旋涡分布更均匀对称，而第二尾涡区尺寸则变小，整个尾涡区变短变窄，提高了伞衣的稳定性。其次，织物透气性使伞衣内侧压力有所降低，外侧负压有所升高，沿伞衣径向压差系数减小，阻力系数小于非透气性伞衣，更接近空投试验结果，该模型可以提高透气性伞衣流场计算的准确性。降落伞;数值模拟;湍流模型;织物透气性;流场结构;尾涡流态0 引言降落伞伞衣是一
空气动力学学报 2015年5期2015-03-28
- 一种海域用救生伞的伞衣自动脱离装置设计*
种海域用救生伞的伞衣自动脱离装置设计*雷晓峰，李彦卿，石文星，陈青山，卢 猛(凯迈(洛阳)气源有限公司，河南 洛阳 471003)由于此前我国海用救生伞的脱离装置为手动，且操作程序繁琐，特研制了一种全自动脱离装置。本文详细介绍了此装置的组成、工作原理及设计计算方法。脱离装置主要用于降落伞伞衣与脱离锁片的自动脱离，从而实现飞行员与救生伞伞衣的分离。脱离装置；伞衣；自动脱离Abstract: Because the release device of resc
机械研究与应用 2014年4期2014-07-24
- 环帆伞可变参数对设计偏差的灵敏度分析
根据设计指标确定伞衣的名义尺寸并指定基本构型，之后再以名义尺寸和基本构型为基础，逐步确定环帆伞的各个结构参数尺寸，最终得到尺寸完备的实际伞衣结构并投入生产。在这一过程中，受到强度要求、模型简化、工艺限制、舍入误差等因素的影响，设计得到的伞衣面积、结构透气量与设计之初给定的名义面积与结构透气量之间会产生差异[4-5]；如果差异过大，设计人员就不得不对伞衣幅的结构参数采用“试凑”的方式进行调整。文献[1]对部分参数的作用规律进行了简要说明，却未对相关调整项的调
航天返回与遥感 2014年2期2014-07-18
- 涡环旋转伞开伞稳定性及减速导旋运动特性研究
旋转降落伞，由于伞衣的高速旋转，使得带涡环旋转伞的物伞系统在下降时具有良好的稳定性。此外，它还具有开伞动载小、阻力系数大的优点，所以被广泛应用于兵器的弹道控制、飞机的着陆减速和控制、空降空投、航天飞行器的安全回收技术以及火星金星等外太空的探险和着陆等领域［2－3］。在工程界和学术界，国内外众多研究者对降落伞系统进行了大量研究和探索，降落伞的设计主要基于“设计－试验－评估改进－再设计－再试验”的设计思想。在降落伞的工程应用中，需要依赖大量的风洞试验、空投试验
空气动力学学报 2013年6期2013-11-09
- 超声速半流伞设计与分析
系统的结构要考虑伞衣带条的高速颤振性和空气加热等问题，必须经得住较高的开伞动载。2.1 伞型选择在超声速开伞环境下，并非所有伞型都能正常工作，而只有少数几种伞型在一定马赫数范围内才能适用。大多数超声速伞需对前置体起稳定作用，选择伞型的主要和必要条件之一是伞衣应具有a=0时的静稳定性（a为伞系统迎角，它是伞系统速度方向与坐标Oy轴反方向延长线之间夹角）。在超声速条件下具有工作能力的伞型，常用的有锥形带条伞、半流伞、超声速-X型伞、导向面（无肋、有肋）伞、十字
航天返回与遥感 2013年5期2013-10-11
- 涡环旋转伞系统开伞充气过程仿真研究
落伞的一种，由于伞衣的高速旋转，使得带涡环旋转伞的物伞系统在下降时具有良好的稳定性。此外，因其具有开伞动载小、阻力系数大等优点，故被广泛应用于兵器、航空和航天等领域[1-3]。所以，对涡环旋转伞系统工作过程的相关特性进行研究对其推广应用具有重要意义。降落伞的充气过程是工作过程中最重要的阶段[1]，但理论分析十分困难，近年来计算机数值仿真技术成为一种重要的研究手段[4]。文献[5]建立了平面圆形伞主充气过程中的计算流体力学(Computational Flu
航天返回与遥感 2013年2期2013-06-11
- 基于ALE方法的开缝降落伞充气过程研究
前沿性课题。由于伞衣结构的透气性和大变形等力学特性，使得作用于伞衣表面的气动力分布较为复杂，内外流场呈现极度不规则性，依靠传统的经验理论方法难以对伞衣和周围流场的动力学行为进行准确的预测。近年来，伴随着计算机技术和计算力学方法的发展，数值模拟技术在降落伞研究领域得到了广泛的应用。俄罗斯早在20世纪70年代就将数值模拟技术引入到降落伞研究领域。美国的T.Tezduyar教授及其领导的“先进流体仿真建模团队”[2-4]基于“变空间域/稳定时间-空间”(Defo
航天返回与遥感 2013年1期2013-03-05
- 降落伞典型开伞过程的试验研究
100191)以伞衣负荷比值为标准选择了两类伞型,在典型的有限和无限质量条件下进行了风洞和空投试验开伞过程的研究。探讨了开伞过程中伞衣形状变化与伞衣承受开伞动载之间的关系及其影响因素,比较并分析了两种状态下不同试验手段得出的试验结果的差别,总结了各自的特点,并得出了关于两种降落伞性能试验的结论。降落伞; 风洞试验; 空投试验; 开伞过程引言降落伞是一个柔软透气物,其工作过程涉及不同领域的三类非线性方程:空气动力学、结构力学和飞行力学,针对这样一个复杂气动弹
飞行力学 2012年1期2012-11-03
- 结构参数对火星探测用伞开伞性能的影响
气阶段是指气流从伞衣底部冲到伞衣顶部的阶段，主充气阶段是从气流冲到伞衣顶部开始一直到伞衣第一次完全充满。初始充气阶段时间非常短，通常情况下对开伞动载和降落伞的充气性能影响不大，本文只对主充气阶段进行计算。由于盘缝带伞是轴对称伞，伞衣由一定数量的相同伞衣幅彼此缝合连接而成，相邻伞衣幅之间由加强带相连。在对称充气情况下，选取径向对称的2个加强带来表示伞衣充气过程的形状变化，将研究对象（1根加强带及其两边的2个半幅伞衣）离散为一系列用阻尼弹簧连接的质点，分布在加
航天返回与遥感 2012年6期2012-10-11
- 降落伞收口技术
人员采用控制展开伞衣阻力面积的方法获得了显著的成效。虽然采用多级降落伞系统也可以控制最大开伞动载，但由于采用多级开伞工作程序复杂，单点失效环节增多，有时布局安排也受到限制，而且抛掉的减速伞不再发挥减速作用，阻力效率不高，因此不是理想的候选方案。为控制伞衣阻力面积，研究人员提出了多种方案[1]，诸如伞衣顶孔下拉和采用中心控制绳无级收口等方法，由于机构复杂，工程应用不容易实现，所以未被采纳。目前得到广泛使用的是伞衣底边收口装置，本文对该装置进行详细介绍。2 工
航天返回与遥感 2012年4期2012-06-11
- “神舟八号”飞船主伞的改进设计与试验
主要措施是增加了伞衣保护布和牵顶伞。改进后的主伞经过了数十次的地面试验和空投试验的验证，主伞破损比改进前减少了约70%，达到了改进目的。本文介绍“神舟八号”飞船主伞改进的设计与试验工作。“神舟号”飞船主伞的功能是，在飞船正常返回、应急返回、逃逸救生等多种情况下，在减速伞将主伞从主伞舱中拉出后，利用气动阻力，稳定返回舱的姿态，降低返回舱的下降速度，为着陆反推装置对返回舱进一步减速创造必要条件。“神舟号”飞船主伞伞型是环帆伞。环帆伞的结构特点是由很多伞衣片拼接
航天返回与遥感 2011年6期2011-10-11
- 降落伞充气过程中伞衣外形及流场变化研究
结构大变形，因而伞衣内外的流场十分复杂，只有深刻地了解降落伞周围的流场，才能深刻理解降落伞工作时的工作机理，也才能更好地从理论上解决我们关心的问题，解释伞衣充气时的诸多气动力现象。这就必须依靠充气过程的动态数值模拟来获得伞衣形状变化和流场变化之间的关系，从而提高降落伞的理论分析水平。随着计算机技术的发展和数值模拟技术精确度的提高，同时降落伞设计、研制所要求的周期缩短及日益高涨的试验费用，近年来，已有不少研究人员发表了论文，探讨如何采用计算流体力学(Comp
空气动力学学报 2011年3期2011-04-07
- 降落伞“呼吸”现象研究
伞第一次充满后,伞衣投影面积在一定范围内上下波动,表现为伞衣像呼吸一样以一定周期一张一缩的变化。在国内外空投试验、风洞实验、实际航天器返回中多次发现降落伞“呼吸”现象,如美国的“海盗VIKING”号飞船在试验飞行中有降落伞“呼吸”现象的详细记录[1];国内余莉等人在降落伞风洞实验中也多次发现降落伞“呼吸”现象,且发现在风洞试验条件下降落伞“呼吸”现象特性与伞衣和连接带的材料有关[2-3];在某型号飞行器空投试验中通过图像处理也多次发现其主伞在首次充满后存在
航天返回与遥感 2010年1期2010-06-11
- 带牵顶伞的大面积环帆伞充气性能分析
序复杂,容易受到伞衣尾流、高空突风等干扰气流的影响[1]。因此,在高速开伞过程中,伞衣之间容易出现了摩擦抽打,致使伞衣出现局部强度损失,在后续的充气过程中进一步遭到破坏,而伞衣的局部破损对载人航天回收构成严重的安全威胁,因此必须采取控制主伞开伞状态的措施,本文着重研究,在主伞顶部增加一具牵顶伞,以控制主伞开伞状态,降低主伞开伞动载,防止伞衣之间的摩擦抽打[2],并分析充气过程中牵顶伞对主伞充气形状等的影响,得出牵顶伞的充气性能,以便后续的工程应用。2 降落
航天返回与遥感 2010年4期2010-06-11
- 基于LS-DYNA软件的降落伞充气过程仿真研究
这使得充气时间、伞衣投影面积变化的一些经验公式存在着一定的局限性，只能在某些情况下适用。随着“嫦娥一号”的成功发射，我国对于火星探测的研究即将进入实质阶段。火星大气层的成分、物理性质与地球的大气层存在着较大的差别，因此，对于降落伞系统在火星大气环境下的工作性能评定，不能像地球上回收航天器所用的降落伞系统那样可以通过空投试验来直接验证，而需要通过理论分析或者数值仿真来进行。目前回收系统工作过程的数值仿真系统所用到降落伞开伞过程的一些参数，如充气时间、伞衣投影
航天器环境工程 2010年3期2010-03-20
- 滑翔伞技术系列讲座（九）
同情况，灵活变换伞衣充气起伞和起飞方法，才能顺利完成飞行程序。以下介绍的各种方法，应先在平地上不同气象条件下反复练习。微风或无风起飞在微弱风速（0—1米/秒）中起飞时，伞衣充气起伞较为困难，原因是伞衣与气流（风）的相对速度过小。解决这一问题的方法主要从增大伞衣与气流的相对速度入手。具体方法如下：当有助手扶伞时，助手应把伞衣前缘提高成弧形，将所有时气口都对准风向张开，使充气起伞时空气能顺畅进入气室。若无人帮助扶伞，飞会员在铺伞时把伞衣拉开铺平，然后把两侧翼尖
航空知识 1999年11期1999-06-07
- 滑翔伞技术系列讲座（八）
闭的矢量三角形。伞衣的塌陷的预防和排除技术依靠冲压空气成型的柔性翼滑翔伞在湍流中飞行是较为脆弱的，湍流不会引起严重的操纵问题，而更为常见的则是伞衣的塌陷、折翼等变形现象。当滑翔伞在湍流中飞行，会有大量涡流作用在伞上。或当滑翔伞作某些机动飞行动作，如伞衣抖动；飞行中遭遇阵风袭击或较小速度飞行，伞衣攻角过大进入失速状态等，均极易造成外部气流变化和伞衣压力的急剧改变，都会导致伞衣内压力下降而刚性降低，使伞衣发生变形而发生塌陷、折翼等现象(图53)。滑翔伞发生塌陷
航空知识 1999年10期1999-06-07
- 滑翔伞技术系列讲座（十）
别注意防止人体被伞衣拉倒而在地面拖曳的情况发生。较为正确的有效方法是着陆接地站稳后迅速转身面对伞衣，然后拉刹车将伞衣塌陷，同时向伞衣方向走几步(图69)。另外也可直接拉后操纵带使伞衣塌陷落地。一旦伞衣塌陷落地后，就要迅速拉住伞绳与操纵带的连接环，接着收拢伞衣和伞绳，搬到避风处进行整理。5弊怕椒滚通常滑翔伞正常着陆时冲击力是较为轻微的。然而如果在着陆时判断失误、操纵失当、特别是在顺风、测风或大风的情况下，造成下降速度过大甚致失速时，着陆接地的冲击力会很大，使
航空知识 1999年12期1999-06-07