大型翼伞操纵转弯动力学研究

王国庆 滕海山 王奇

（北京空间机电研究所，北京 100094）

0 引言

相比于传统的圆形降落伞，翼伞以其优越的滑翔性能以及可控性，广泛应用于精确空投以及航天器回收与返回等领域。为了投放大质量载荷，大型翼伞亟待开发。由于翼伞的翼面是柔性结构，翼面越大受到风场的影响也就越大，所以相较于中小型翼伞，对大型翼伞进行精确建模和控制的难度也就更高。随着计算流体动力学（CFD）的发展、空投系统以及航天器回收过程对定点回收精度要求的提高，精确计算大型翼伞的气动参数必不可少。针对升力系数、阻力系数、侧力系数等关键参数的变化进行研究是对大型翼伞准确动力学建模的必要条件。

翼伞通过控制两侧操纵绳来进行转弯，研究翼伞操纵转弯动力学目的就在提升控制精度，使得落点更加精确。翼伞的操纵转弯动力学主要包括气动特性和动力学建模两方面内容。对于翼伞的气动性能研究，国外从20世纪60年代开始经历了从试验到仿真的发展历程[1-8]：文献[9]对不同尺寸的翼伞进行了风洞试验，研究了升力系数、阻力系数等气动参数随迎角的变化，为以后的数值仿真结果验证提供了大量的数据；文献[10]选取改进下表面平直的翼型，研究了单边下拉量对横向运动的影响和双边下拉量对纵向运动状态的影响；文献[11]采用有限体积法求解κ-ε二方程湍流模型下的N-S方程，对翼伞单侧后缘下拉情况下的气动性能进行了初步分析；……