一种应用于绳帆状态的救生伞翻伞诱导方法与流程

本发明属于空降空投，具体涉及一种应用于绳帆状态的救生伞翻伞诱导方法，用于解决救生伞在自然状态下，仿真无法产生翻伞的问题。

背景技术：

1、飞行员从座椅弹射出舱，伞箱射出后救生伞会形成一种帆状的绳帆现象，而该状态下会出现翻伞，即一侧的伞衣穿越对向的伞衣，充气形成马鞍状外形，导致救生伞无法正常打开。救生伞不能正常开伞会使飞行员着陆速度过快，出现伤亡。为抑制翻伞现象的发生，相关研究也通过试验手段，验证了一些翻伞抑制结构的有效性，但相关的仿真计算却不成熟。目前，国内外尚无专门针对翻伞现象开展的仿真方法研究，一方面是因为翻伞属于一种小概率事件，受多种因素影响，发生的时机无法预测。而仿真计算的条件相对固定，无法估计突发诱因诱导的翻伞，因此仿真计算无法在自然状态下，模拟翻伞的发生。另一方面，对于翻伞现象的研究，未详细研究翻伞发生的流动机理，因此目前没有有效的仿真计算指导手段，用于救生伞的演化翻伞仿真模拟。

2、为了通过仿真手段有效模拟救生伞翻伞过程，要依据救生伞翻伞状态，对救生伞施加有效激励，诱导救生伞发生翻伞，获得能够诱发翻伞的诱导方案，为翻伞机理研究和翻伞抑制研究提供技术支撑。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，能够指导翻伞仿真，触发救生伞发生翻伞，进而促进救生伞翻伞机理和翻伞抑制研究。

2、技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，包括以下步骤：

3、步骤1：根据发生翻伞的弹射试验视频或图片，获得试验条件下的绳帆外形；

4、步骤2：根据弹射试验救生伞流场及外形条件，建立仿真计算模型；

5、步骤3：在与弹射试验相同的流动条件下，确定计算模型边界条件，确保仿真计算的绳帆外形与试验条件下的绳帆外形一致；

6、步骤4：分析弹射试验视频或图片，确定救生伞伞衣底边的运动频率及振幅；

7、步骤5：制定救生伞发生翻伞的判定依据；

8、步骤6：确立伞衣底边周期性振动的频率及振幅，对绳帆状态下的救生伞伞衣底边运动进行仿真。

9、步骤7：针对步骤6的仿真计算结果，计算绳帆状态的迎风侧伞衣底边与背风侧伞衣底边距离。

10、步骤8：依据救生伞发生翻伞的判定依据，对照步骤6中的计算结果，判定是否发生翻伞；

11、步骤9：改变伞衣底边周期性振动的频率及振幅，对多组频率及振幅组合进行仿真，并评估救生伞发生翻伞的可能性，统计最有可能翻伞的频率及振幅组合。

12、进一步的，步骤1中所述的救生伞绳帆外形，包括绳帆的弧度、伞顶和伞绳底部的相对位置、绳帆与前方来流的夹角。

13、进一步的，步骤2中所述的弹射试验救生伞流场及外形条件，是指弹射试验的流场速度v、救生伞伞衣外形及尺寸、伞绳尺寸、伞衣材料特性、伞绳材料特性。

14、进一步的，步骤3中所述的计算模型边界条件按以下方面确定：根据翻伞弹射试验的视频或照片，结合翻伞弹射试验的流动条件，确定救生伞顶点和伞绳底部固定点，得到仿真流动状态下的绳帆外形。调整来流的流动方向，当绳帆状态与翻伞弹射试验的绳帆外形一致时，固定来流条件的相关参数。

15、进一步的，步骤4中所述的救生伞伞衣底边的周期性振动的频率及振幅，是指伞衣底边振动，其周期性运动的频率

f及振幅am。

16、进一步的，步骤5中所述的判定依据是根据绳帆状态下的伞衣底边运动趋势，当迎风一侧的伞衣底边，距离背风一侧的伞衣底边距离小于等于r时，救生伞将发生翻伞。r是评估迎风侧伞衣与背风侧伞衣距离的一个阈值，具体由翻伞机理分析结果确定。

17、进一步的，步骤6中所述确立的衣底边周期性振动的频率及振幅，是针对救生伞绳帆状态，迎风一侧的一幅伞衣底边，施加周期性外力f，实现伞衣底边的周期性运动，周期性力

f以

f=

fm(2π

f)变化。其中：

fm是周期性力的振幅，

f为周期性力的频率。周期性力

f作用下，伞衣底边运动振幅为am，运动频率与施加的周期性力频率一致。

18、进一步的，步骤7中所述迎风侧伞衣底边与背风侧伞衣底边距离，指依据步骤6仿真计算结果，计算流场中迎风一侧的一幅伞衣底边与背风一侧的一幅伞衣底边最小距离l。

19、进一步的，步骤8中所述判定是否发生翻伞，当步骤7中计算得到的迎风侧伞衣底边与背风侧伞衣底边最小距离l，对比步骤5中的判定依据r，若l≤r，则认为该伞衣底边振动状态下，救生伞可能发生翻伞。

20、进一步的，步骤9中所述翻伞的频率及振幅组合，重复步骤6，对所有伞衣底边振动参数

am和

f组合进行仿真计算，计算迎风侧伞衣底边与背风侧伞衣底边距离l，通过判定依据r，确定是否发生翻伞。对判定翻伞的振动参数

am和

f，形成翻伞的振动参数数据库[

am1&

f1,

am2&

f2,

am3&

f3…

amn&

fn] ，

n为整数。

21、发明有益效果：

22、本发明为解决仿真无法模拟救生伞翻伞问题，提出一种在救生伞伞衣底边施加振动的方法，可诱导救生伞发生翻伞。该方法解决了救生伞翻伞计算仿真难的问题，为救生伞翻伞机理研究和抑制救生伞翻伞的仿真研究，提供一种诱导翻伞的方法，验证机理研究的结论的正确性和翻伞抑制结构的有效性。

1.一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤1中所述的救生伞绳帆外形，包括绳帆的弧度、伞顶和伞绳底部的相对位置、绳帆与前方来流的夹角。

3.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤2中所述的弹射试验救生伞流场及外形条件，是指弹射试验的流场速度v、救生伞伞衣外形及尺寸、伞绳尺寸、伞衣材料特性、伞绳材料特性。

4.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤3中所述的计算模型边界条件按以下方面确定：根据翻伞弹射试验的视频或照片，结合翻伞弹射试验的流动条件，确定救生伞顶点和伞绳底部固定点，得到仿真流动状态下的绳帆外形。调整来流的流动方向，当绳帆状态与翻伞弹射试验的绳帆外形一致时，固定来流条件的相关参数。

5.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤4中所述的救生伞伞衣底边的周期性振动的频率及振幅，是指伞衣底边振动，其周期性运动的频率f及振幅am。

6.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤5中所述的判定依据是根据绳帆状态下的伞衣底边运动趋势，当迎风一侧的伞衣底边，距离背风一侧的伞衣底边距离小于等于r时，救生伞将发生翻伞；r是评估迎风侧伞衣与背风侧伞衣距离的一个阈值，具体由翻伞机理分析结果确定。

7.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤6中所述确立的衣底边周期性振动的频率及振幅，是针对救生伞绳帆状态，迎风一侧的一幅伞衣底边，施加周期性外力f，实现伞衣底边的周期性运动，周期性力f以f=fm(2πf)变化；其中：fm是周期性力的振幅，f为周期性力的频率。周期性力f作用下，伞衣底边运动振幅为am，运动频率与施加的周期性力频率一致。

8.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤7中所述迎风侧伞衣底边与背风侧伞衣底边距离，指依据步骤6仿真计算结果，计算流场中迎风一侧的一幅伞衣底边与背风一侧的一幅伞衣底边最小距离l。

9.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤8中所述判定是否发生翻伞，当步骤7中计算得到的迎风侧伞衣底边与背风侧伞衣底边最小距离l，对比步骤5中的判定依据r，若l≤r，则认为该伞衣底边振动状态下，救生伞可能发生翻伞。

10.根据权利要求1所述的一种用于绳帆状态下的救生伞诱导翻伞方法，其特征在于步骤9中所述翻伞的频率及振幅组合，重复步骤6，对所有伞衣底边振动参数am和f组合进行仿真计算，计算迎风侧伞衣底边与背风侧伞衣底边距离l，通过判定依据r，确定是否发生翻伞。对判定翻伞的振动参数am和f，形成翻伞的振动参数数据库[am1&f1, am2&f2, am3& f3…amn&fn] ，n为整数。