降落傘-呼吸-現(xiàn)象研究

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1、18航天返回與遙感SPACECRAFI"RECOVERY&I/EMOTESENSING第31卷第1期20lO年2月降落傘“呼吸”現(xiàn)象研究郭叔偉王海濤董楊彪秦子增(國(guó)防科技大學(xué)航天與材料工程學(xué)院,長(zhǎng)沙410073)摘要文章詳細(xì)地描述了降落傘“呼吸”現(xiàn)象,首次使用降落傘充氣過(guò)程中的簡(jiǎn)化軸向和徑向動(dòng)量方程來(lái)計(jì)算降落傘“呼吸”過(guò)程。在此基礎(chǔ)上,分別比較有限質(zhì)量充氣條件下開(kāi)傘速度、載荷物質(zhì)量、大氣密度、降落傘傘繩彈性系數(shù)對(duì)降落傘“呼吸”現(xiàn)象的影響,獲得了一般情況下降落傘“呼吸”現(xiàn)象受栽荷物質(zhì)量與大氣密度影響較大,當(dāng)載荷物質(zhì)量較小和大氣密度較大時(shí),降落傘“呼吸”振蕩幅度較大且不易衰減等結(jié)論

2、。關(guān)鍵詞降落傘呼吸現(xiàn)象傘繩充氣中文分類號(hào):V445.2+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009—8518(2010)01—0018—06ResearchonParachuteBREATHBehaviorGuoShuweiWangHmtaoDongYangbi踟QinZizellg(couege0fAerospaceandMateriM哪meriIlg,NUDT,c}瑚gsha410073,China)Absn?actTheparachuteBREATH齜fiorwasdescribedinderail。鋤dfirsflyappliedtIlesimplifiedrationally

3、theparachuteaxisofs砌讎tnrequation卸dmdiMequationtoanalyze觚dcMculatetIleparachuteBREA,mbeMfior.Basedonthisequatiom,itanalyzedtheeffectofdifferentparachute叩eningvelociq,pay—loadmass,atmospheredemit)rOnfieparachuteBREATH№fiorinthec伽ditionoffinitemassinflation.Itgainedthatt}lepay—loadmassandatnlo.

4、spheredemityhad1110r】eeffectonparachuteBREATHbeha“or.Whent}lepay—loadma88wassmall粕dSeatmosphemdemi哆w鵲dense,amplitudeofparachuteBREATH齜fiorwashi加鋤ddeclinedslowly.KeywordsParachuteBREATH№viorParachutesuspemionlin∞Inflation1引言降落傘“呼吸”現(xiàn)象是指在降落傘第一次充滿后,傘衣投影面積在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng),表現(xiàn)為傘衣像呼吸一樣以一定周期一張一縮的變化。在國(guó)內(nèi)外窄投試

5、驗(yàn)、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、實(shí)際航天器返回中多次發(fā)現(xiàn)降落傘“呼吸”現(xiàn)象,如美國(guó)的“海盜VIKING”號(hào)飛船在試驗(yàn)飛行中有降落傘“呼吸”現(xiàn)象的詳細(xì)記錄?;國(guó)內(nèi)余莉等人在降落傘風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中也多次發(fā)現(xiàn)降落傘“呼吸”現(xiàn)象,且發(fā)現(xiàn)在風(fēng)洞試驗(yàn)條件下降落傘“呼吸”現(xiàn)象特性與傘農(nóng)和連接帶的材料有關(guān)【2-31;在某型號(hào)飛行器空投試驗(yàn)中通過(guò)圖像處理也多次發(fā)現(xiàn)其主傘在首次充滿后存在比較明顯的“呼吸”現(xiàn)象。降落傘“呼吸”現(xiàn)象首先表現(xiàn)是傘衣第一次充滿后,傘衣繼續(xù)向外擴(kuò)張充氣,導(dǎo)致降落傘阻力面積峰值大于設(shè)計(jì)的全充滿阻力面積,使開(kāi)傘充氣過(guò)程中最大開(kāi)傘力預(yù)測(cè)精度降低。在降落傘“呼吸”現(xiàn)象發(fā)生后。由于傘衣面積產(chǎn)生周期性波動(dòng),由

6、此帶來(lái)物傘系統(tǒng)“喘振”,以及降落傘傘繩和吊帶受力周期性波動(dòng),進(jìn)而有可能導(dǎo)致共振發(fā)生。收稿R期:2009—05一嘴第1期郭叔偉等:降落傘“呼吸”現(xiàn)象研究19在國(guó)內(nèi)外有關(guān)降落傘“呼吸”現(xiàn)象的理論研究文獻(xiàn)比較少,大部分有關(guān)降落傘“呼吸”現(xiàn)象的文獻(xiàn)只是描述“呼吸”現(xiàn)象的產(chǎn)生以及特征。在已有的研究方法中主要有兩類:1)流固耦合理論計(jì)算,分別建立傘衣流場(chǎng)模型,傘衣應(yīng)力分析【4

7、,國(guó)內(nèi)以彭勇為代表建立了降落傘充氣過(guò)程中傘衣傘繩彈簧阻尼模趔∞1;2)商業(yè)軟件計(jì)算,主要是通過(guò)LS—DYNA等商業(yè)軟件計(jì)算降落傘充氣過(guò)程№J。以上麗種方法其建模過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜,且?guī)?lái)了一系列需要經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù),這

8、給降落傘設(shè)計(jì)單位和相關(guān)工程單位帶來(lái)不便。本文以簡(jiǎn)化的降落傘充氣過(guò)程中軸向和徑向動(dòng)量方程為基礎(chǔ),考慮傘繩彈性,給出比較簡(jiǎn)單的降落傘“呼吸”現(xiàn)象計(jì)算方法。2降落傘充氣模型在降落傘充氣過(guò)程中,一般把降落傘充氣過(guò)程分為兩個(gè)階段:初始充氣階段和主充氣階段。初始充氣階段是從空氣進(jìn)入傘衣開(kāi)始直到空氣充至傘衣頂部為止;主充氣階段是完成已充氣部分繼續(xù)膨脹,直到傘衣完全充滿,在這過(guò)程中降落傘的形狀用一個(gè)半徑為r的半球和一個(gè)倒截錐的組合體來(lái)表示,傘繩長(zhǎng)度為L(zhǎng)。,如圖1所示。圖中Do為降落傘名義直徑;0為傘繩與降落

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