横风对涡环旋转伞系统运动的影响

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1、第36卷第5期航天返回与遥感2015年10月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING1横风对涡环旋转伞系统运动的影响马晓冬刘荣忠郭锐吕胜涛（南京理工大学机械工程学院，智能弹药技术国防重点学科实验室，南京210094）摘要涡环旋转伞是一种常见的旋转降落伞，下落运动过程受横风的影响严重。基于伞塔实验的高速摄影和图像处理技术，提取涡环旋转伞系统水平和竖直方向的弹道数据点，结合弹道模型，利用遗传算法对气动力参数进行识别。文章分析了横风对涡环旋转伞系统弹道特性的影响，结果表明：涡环旋转伞的轴向力系数为1.

2、02，大于一般其他类型伞；涡环旋转伞系统在横风作用下能很快达到稳定；横风对系统运动轨迹的影响较大，对落速和转速的影响较小。关键词涡环旋转伞伞塔实验图像处理横风降落伞中图分类号:V211.73文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)05-0001-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.05.001EffectsofLateralWindonMotionofVortexRingParachuteSystemMAXiaodongLIURongzhongGUORuiLYUShen

3、gtao（SchoolofMechanicalEngineering,MinisterialKeyLaboratoryofZNDY,NJUST,Nanjing210094,China）AbstractVortexparachute,whosefallingmotionisaffectedgreatlybylateralwind,isakindoftypicalrotatingparachute.Basedonhigh-speedphotographyofparachutetowertestandimageprocess

4、ingtechnology,thetrajectorydatapointsofthevortexringparachutesysteminverticalandhorizontaldirectionareextracted.Andincombiningwiththetrajectorymodel,theaerodynamicparametersofthesystemarerecognizedwithgeneticalgorithm.Theeffectsoflateralwindvelocityonthetrajecto

5、rycharacteristicsareanalyzedtheoretically.Theresultsshowthatthetangentialforcecoefficientis1.02,whichisgreaterthanthatofothertypicalpara-chutes.Thevortexringparachutesystemcanreachasteadystateinlateralwindinashorttime.Lateralwindhasagreateffectonthetrajectory,bu

6、tlittleeffectonthefallingvelocityandtherotatingspeed.Thestudyme-thodisasareferenceforotherkindsofparachutesystems.Keywordsvortexrotatingparachute;towertest;imageprocessing;lateralwind;parachute0引言涡环旋转伞是一种常见的旋转降落伞，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，它还具有阻力系数大、开伞

7、动载小、易维护等优点，广泛应用于兵器的弹道控制、[1-2]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外太空的探险和着陆等领域。作为一种常见的气动力减速器，降落伞的下落运动状态很大程度上易受风的影响。文献[3]以灾难环境下翼伞空投机器人系统为背景，建立翼伞系统六自由度的简化运动模型，设置常值侧风的仿真环境，收稿日期：2015-03-05基金项目：国家自然科学基金（11102088）；江苏省研究生培养创新计划（CXLX12_0210）2航天返回与遥感2015年第36卷分析了风对系统的影响；文献[4]对某型

8、号飞船在几种不同风场条件下的回收过程进行仿真研究，分析了风对返回舱各项参数的影响；文献[5]针对某型弹射座椅建立考虑风速的弹射过程动力学模型，选取不同风速风向和不同弹射速度作为计算状态，对弹射救生过程进行数值仿真，分析了风对弹射座椅救生性能的影响；文献[6-8]研究了复杂风场条件下伞降系统的定点回收和航迹规划问题。本文利用伞塔投放