伞顶控制带的设计、试验与应用

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1、航天返回与遥感第3l卷第2期10SPACECRAFTRECOVERY&R卜M()11ESENSrNC2010年4月伞顶控制带的设计、试验与应用李健王立武(北京空间机电研究所，北京100076)摘要对于大型降落伞而言，开伞过程最容易造成伞衣的损伤和破坏。伞顶控制带可以有效地减少和控制降落伞的损伤。文章介绍伞顶控制带的设计技术、试验方法以及应用情况。关键词降落伞开伞过程伞顶控制带设计‘中图分类号：V445．2+3文献标识码：A文章编号：1009—8518(2010)02—0010—06Design，Te

2、standAppUcationoftheVentControlBridleLiJianWangLiwu(蹦iIlgInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractParachutestendedtobedamagedordestroyedatthestageofdeployment．Theventcontrolbridlecouldsolvethisproblemeffectively．Thetechnologyof

3、design，methodoftestandapplicationoftheventcontrolbridlewerein-troducedhere．KeywordsParachuteDeploymentprocessVentcontrolbridleDesign1引言降落伞是在大气环境中最常用的气动减速装置。降落伞未工作时，被折叠包装在特制的伞包中；工作时，降落伞按照预定程序从伞包中拉出，呈充气状态，为前体提供需要的阻力面积。降落伞从包装状态转变到充气状态的过程称为降落伞的开伞过程。降落伞的开伞过

4、程是降落伞整个工作过程中最关键的环节之’。一O降落伞的充气过程可以分为拉直、预充气、充气、过度充气、稳定下降等几个过程。对于大型降落伞而言，在拉直和预充气阶段最容易造成伞衣的损伤和破坏。为解决伞衣破损的问题，国内外均采用了伞顶控制带的技术，结果表明，伞顶控制带效果明湿，工艺可行。目前国内还没有系统介绍伞顶控制带的设计技术和试验方法的学术论文。笔者通过总结自己的工程实践经验，归纳整理了一套工程上可行的设计和试验方法，供降落伞设计人员参考。本文还简介了伞顶控制带的工程应用情况和应用效果。伞顶控制带是降落

5、伞在预充气阶段，对伞衣的预充气状态实施一定的控制，保证降落伞充气的对称性和稳定性，从而减少和控制伞衣的破损。伞顶控制带是两根缝制在一起的带子，其中一根带子与伞包相连，一根带子与伞顶相连。撕断两根带子问缝线的载荷可以是恒定的，也可以是渐变的。伞顶控制带的工作过程如图1所示。伞顶控制带在预充气阶段始终牵引着伞衣顶部，使径向带和伞绳始终处于张紧状态。在预充气的开始阶段，伞衣顶部受到牵引不能回弹，空气团进入伞衣底部时，由于伞绳受到张力，所以伞衣底边比较容易形成对称的充气形状，而收稿日期：2009—06—26

6、基金项目：国家重大科技专项工程第2期李健等：伞顶控制带的设计、试验与应用且充气的稳定性也较好；在预充气的过程中，伞顶控制带逐渐撕裂，维持着对伞衣顶部的牵引力；当预充气阶段结束后，伞顶控制带完全撕裂。为了方便本文后面的介绍，本章对本文采用的一些概念进行了定义和说明。1)拉直过程：从引导伞与前体脱离到降落伞伞顶从伞包内拉出这段过程。2)预充气：空气团从进入伞衣底部开始，至到达伞衣顶部这段工作过程。根据经验，空气团进入伞衣底部的时刻基本与伞衣拉直结束时刻相同，所以，为了简化计算，定兰竺套篓塞譬譬窭鬈“篓苎

7、耋銮要耋急，开始时刻。预图l伞顶控制带的工作过程充气阶段就是伞衣顶孔控制带的工作阶段。“‘．’”“⋯”～。～‘～43)充气：空气团从进入伞衣底部开始，至伞衣完全展开达到稳定阻力面积的这段工作过程。4)前体：需要降落伞减速的物体。2伞顶控制带的参数设计伞顶控制带的参数包括工作长度￡。l和缝合部撕裂强度F。l。伞顶控制带工作长度是指伞顶控制带上能产生撕裂强度的缝合部的长度。缝合部撕裂强度是指将伞顶控制带的两根基带之间的缝合部撕裂的载荷，本文的撕裂载荷均指的是平均载荷，缝合部的撕裂强度可以根据需要设计为常

8、值或变量。在已有一定的试验数据支持下，伞顶控制带参数设计的步骤如图2所示。2．1建立数学模型‘2．1．1拉直阶段数学模型拉直阶段，将回收系统分成3个质点分别进行受力分析。这3个质点分别为：前体及已拉出的部分降落伞，引导伞和未拉出的部分降落伞，以及刚刚拉出的伞衣微团。这3个质点的受力如图3所示。F图33个质点的受力示意图建立数学模型分拉直、预充气与充气3个阶段建立数学模型；用空投试验数据修正数学模型1L确定预充气时间通过录像资料提取拉直时间与预充气时间；建立拉直时间与预