收口十字形降落伞充气过程动力学建模与仿真

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1、航天返回与遥感第33卷第5期16SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2012年l0月收口十字形降落伞充气过程动力学建模与仿真贾华明李健(北京空间机电研究所，北京100076)摘要文章用半经验充气时间法对用于某回收器降落伞系统的收口十字形降落伞的充气过程进行了动力学建模与仿真计算，通过参照第一次某回收器飞行试验遥测数据，调整经验参数的值，对动力学模型进行修正用修正后的动力学模型对第二次回收器飞行试验进行了仿真计算．将仿真计算结果与第二次飞行试验遥测数据的开伞动载以及运动参数进行比较，比较结果具有较好的一致性，证明了动

2、力学模型和仿真计算程序的正确性关键词十字形降落伞收口半经验充气时间方法充气过程建模仿真中图分类号：V445．23文献标识码：A文章编号：1009—8518(2012)05—0016—08DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2012．05．003ModelingandSimulationofInflationProcessDynamicsofReefedCruciformParachute(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)Ab

3、stractThedynamicsmodelsarebuiltandsimulatedofareefedcmci~rmparachuteforcertainnewUnmannedAeria1VehiclesfUAV)parachutesystemwithseni—empiricalinflationtimemethod．Thedynamicmodelshavebeenmodifiedbychangingthevaluesofexperimentalparametersthroughbeingcomparedwiththefirstfightt

4、elemeterydataofUVA．Byusingtheadjusteddynamicsmodels，simulationcalculationismadeaccordingtothesecondtestworkingconditionofUVAinflationprocess．ThesimulationresultsarewellincomparisonwiththesecondflighttelemeterydataofUVA，SOthedynamicsmodelandsimulationarevalidated．Keywordscru

5、ciformparachute；reefed；thesemi——empiricalinflationtimemethod；inflationprocess；modeling；simulation1引言十字形降落伞具有工艺简单、稳定性好、开伞动载小等优点，被广泛应用于飞机阻力伞、航弹伞及投物伞等领域。但是目前国内还没有将收口技术应用于十字形降落伞的T程应用．这就限制了较大型的十字形降落伞在高动压开伞条件下的使用在降落伞的整个工作过程中，充气过程时间非常短暂。伞衣经历急剧的结构大变形．并且伞衣内外的气流流动状况又非常复杂，因此。充气过程是降落伞工

6、作过程中最为复杂的一个阶段．也是降落伞设计T作者最为关注的一个阶段_l_3_。降落伞的充气过程属于复杂的流固耦合过程．是降落伞动力学问题研究的重点和难点。目前降落伞充气过程的主要研究方法有完全试验法、半经验半理论方法和完全理论计算方法3种．．收稿日期：2012—04—01基金项目：国家重大科技专项工程第5期贾华明等：收口十字形降落伞充气过程动力学建模与仿真l7完全试验方法是通过试验确定开伞动载、充满距离、充满时间和伞衣形状变化等；半经验半理论方法分为轴向动量方程模型(充气时间法、充气距离法)和径向动量方程模型，半经验半理论方法也需要通过一些试

7、验数据的积累．获得一些经验参数的值，用来指导理论计算；完全理论计算方法即流固耦合计算方法，是将来发展的重点．虽然这种方法可以同时考虑伞衣变形和周围流场的变化，但对于大型伞系统而言，这种方法计算量极大．工程上不易实现目前降落伞充气阶段的轨迹和开伞动载的计算，工程上大多采用完全经验法和半经验半理论方法。近期．北京空间机电研究所在某新型回收器降落伞系统中研制了名义面积达到87m2收口的十字形降落伞．并在飞行试验中取得了成功本文以这套降落伞系统为研究对象．采用半经验充气时问法，通过自编计算程序对收口十字形降落伞的充气过程进行动力学建模与仿真，通过参照

8、回收器第一次飞行试验遥测数据，调整充气过程中的经验参数．对动力学模型进行修正。用修正后的动力学模型，按照某回收器第二次飞行试验的飞行工况对十字形降落伞充气过程进行仿