基于matlab降落伞拉直过程性能分析

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1、防护与救生技术降落伞拉直过程性能分析姓名：WXH班级：学号：学院：能源与动力学院一、拉直阶段假设为简化计算，假设：1、拉伞过程中，引导伞、物体运动轨迹为一条直线，物-----伞系统作平面运动。2、不考虑风的影响，物-----伞系统没有升力。3、在拉直过程中，伞绳为非弹性体，无伸长。4、引导伞、物体和拉直中的伞系统微元质量dm作为三个质点处理。5、此次仿真采用倒拉法进行性能仿真。二、拉直阶段计算内容采用MATLAB软件编写程序，利用已知方程组推导出拉直过程中各个参数随时间的变化，并利用MATLAB输出曲线图像，再利用曲线图像对整个过程进行过

2、程性能分析。基本方程组：一共有七个方程，其中六个为微分方程，均为变量对时间t的导数，故采用MATLAB程序编写简介迅速，且输出图像曲线简单明了。三、编写程序确定参数1、编写程序MATLAB中有专门解决一阶微分方程的ode45（龙格-库塔函数），ode函数一共有其中，在这里我采用了ode45函数，可以自适应变步长的求解方法，从而使计算速度很快，并且计算精度较高。2、确定参数由于之前从来没有了解过有关降落伞的知识，所以在这一方面感觉很欠缺，没有什么概念，因此在确定参数的时候浪费了很多时间，参数选取的不准备会使图像输出有很大的出入，因此选参数的

3、时候应该仔细小心。在这次的作业中，对于主伞，我采取了主伞伞衣和主伞伞绳质量相等即比例为1:1的参数，从而确定了主伞质量，伞绳质量密度，伞衣质量密度的分布等。因此，此次仿真都是基于伞衣质量=伞绳质量的条件下进行仿真。其余参数经过请教老师也基本确定。p=1.2;%空气密度g=9.81;%重力加速度CAys=1.5;%引导伞阻力系数CAd=0.2;%伞衣套阻力系数CAw=1;%物体阻力系数CAe=0.6;%已拉出物体阻力系数Qys=0.5*p*x(4)^2*CAys;%引导伞气动阻力Qd=0.5*p*x(4)^2*CAd;%伞衣套气动阻力Qw=

4、0.5*p*x(5)^2*CAw;%物体的气动阻力Qe=0.5*p*x(5)^2*CAe;%已拉出伞系统的气动阻力Mw=60;%物体质量Mys=5;%引导伞质量(包括伞衣、套伞包)Msh1=0.6;%伞绳的质量密度Msy1=5;%伞边的质量密度b=0.05;%伞边的宽度Msh=6;%伞绳总质量Msy=6;%伞衣总质量Lsh=10;%伞绳全长Lxt=14.05;%伞系统全长Do=8;%伞衣名义直径Fsh=50;4、输出图像五、图像分析1、由图像可以看出，除了拉直的图像外，其余图像都是平滑的曲线，Xd和Yd的图像随时间的变化均增加，Xd之所以

5、为负值是建立坐标系的关系，但它们的数值都是逐渐变大的。2、整个过程时间很短，在这次仿真中，以上图像都是以80m/s的开伞速度下进行仿真，从L-t图像曲线可以看出，大概只需要0.65s左右就可以拉出整个主伞。3、Vw和Vys的速度变化也很快，在0.65s内Vw速度从80m/s下降到了38m/s左右，而Vys下降到了15m/s左右，故在这个过程中会产生拉力，而拉直力的图像曲线也可以计算出来。4、FL-t图像曲线，结合L-t图像曲线可以看出，拉直力的最大拉力恰好是伞衣边出，也就是说在拉到伞绳和伞衣的交界处伞边的时候会出现最大拉直力，在此之前和在

6、此之后拉直力均没有此处大，故对最大拉直力出进行分析很有必要。拉直力公式为：由公式可以看出拉直力和质量线密度、速度差和拉出阻力成正相关，由于拉出阻力为定值，故接下来详细讨论质量线密度和速度对最大拉直力的关系。六、参数对最大拉直力的影响1、改变伞边质量密度Vw=Vys=100其他参数为Msh1=0.6;%伞绳的质量密度Msy1=5;%伞边的质量密度b=0.05;%伞边的宽度Msh=6;%伞绳总质量Msy=6;%伞衣总质量Lsh=10;%伞绳全长Lxt=14.05;%伞系统全长Do=8;%伞衣名义直径四幅图像分别对应伞边质量密度为4.5、5.5

7、、、6、6.5。由图像可直观的看出，随着伞边质量密度的增加，最大拉直力也相应增加，但是由于伞边的宽度很窄，故最大拉直力的时间非常之短，并且增大幅度较大。因此为了防止最大拉应力过大，应该尽量减少伞边的质量密度，采用好一点的材质，提高韧度而又不会使质量密度过大。2、速度对拉直力的影响这四副图像分别对应的开伞速度为50m/s，90m/s，110m/s，130m/s。从图像可以看出，由于速度的增加，使的整个拉直力图像上的每一点都呈现出增加的的趋势，并且拉直力由于速度的影响非常之大，在130m/s、0.25s时的拉直力几乎和50m/s时的最大拉直力

8、相当。而且随速度的增加，最大拉直力也在不断增加，而且幅度较大。故飞行员跳伞拉伞时应该尽量早些拉伞，以防止最大拉直力过大。不仅如此，随着速度的增加，整个拉伞过程的时间也在减小。1、伞绳质量的影响