空投软着陆的缓冲驱动装置设计方法及装置与流程

技术特征：

1.一种空投软着陆的缓冲驱动装置设计方法，其特征在于，包括步骤：

根据设定的软着陆主动缓冲方式，确定降落伞空投系统的缓冲驱动装置的驱动器类型；所述驱动器类型为采用形状记忆合金丝的主动缓冲驱动器；

获取空投的载荷重量，根据所述载荷重量选取所述缓冲驱动装置的驱动器的数量和尺寸；

根据空投的软着陆速度指标和缓冲响应时间指标，利用选取的所述驱动器的数量和尺寸开展所述缓冲驱动装置软着陆仿真试验，得到载荷的速度变化曲线；

根据所述载荷的速度变化曲线，确定所述载荷重量对应的所述驱动器的最优数量和最优尺寸；

根据所述降落伞空投系统的整体布局和重量分配数据，确定所述缓冲驱动装置在吊挂绳上的安装位置，输出所述缓冲驱动装置的设计结果。

2.根据权利要求1所述的空投软着陆的缓冲驱动装置设计方法，其特征在于，根据空投的软着陆速度指标和缓冲响应时间指标，利用选取的所述驱动器的数量和尺寸开展所述缓冲驱动装置软着陆仿真试验，得到载荷的速度变化曲线的步骤，包括：

调用所述驱动器工作过程的加速度模型、载荷的运动模型和降落伞伞绳交汇点的运动模型，构建物伞系统非线性动力学模型；

根据所述软着陆速度指标和所述缓冲响应时间指标，以及选取的所述驱动器的数量和尺寸，利用龙格库塔法求解所述物伞系统非线性动力学模型，得到所述载荷的速度变化曲线。

3.根据权利要求2所述的空投软着陆的缓冲驱动装置设计方法，其特征在于，所述驱动器工作过程的加速度模型为：

其中，ap表示作用在伞衣和伞绳两端的加速度，tl表示左手余弦曲线的周期，t表示时间，tr表示右手余弦曲线的周期；

所述载荷的运动模型为：

其中，wa表示载荷的重量，fr表示所述驱动器的驱动力，t表示时间，fpayload表示降落伞的气动阻力，mp表示载荷质量，yp表示伞绳汇交点的运动位移；

所述降落伞伞绳交汇点的运动模型为：

其中，ρ表示大气密度，vp表示载荷的速度，ca表示载荷的轴向力系数，sb表示载荷的名义面积。

4.一种空投软着陆的缓冲驱动装置，其特征在于，包括：

多条形状记忆合金丝，并列、对称且分别平行于吊挂绳设置；

固定夹具，分别机械连接各所述形状记忆合金丝的一端，用于固定各所述形状记忆合金丝的一端并用于机械连接降落伞一侧的吊挂绳；

可移动夹具，分别机械连接各所述形状记忆合金丝的另一端，用于固定各所述形状记忆合金丝的另一端；

滑索机构，一端机械连接所述可移动夹具，另一端用于机械连接载荷一侧的吊挂绳；

肋部，机械连接所述固定夹具，用于对所述可移动夹具进行移动限位；

锁死机构，设置在所述可移动夹具上，用于在各所述形状记忆合金丝处于设定的预拉伸状态时对所述可移动夹具进行初始位移锁死，以及在点火激活各所述形状记忆合金丝时解锁所述可移动夹具，并且在所述可移动夹具移动至各所述形状记忆合金丝收缩形变完成时对所述可移动夹具进行末端位移锁死；

绝热壳体，容置并绝热封装各所述形状记忆合金丝、所述固定夹具、所述可移动夹具、所述肋部和所述锁死机构，用于隔离外界温度对各所述形状记忆合金丝的干扰；所述滑索机构穿过所述绝热壳体上开设的孔道连接所述载荷一侧的吊挂绳。

5.根据权利要求4所述的空投软着陆的缓冲驱动装置，其特征在于，所述固定夹具为不锈钢夹具。

6.根据权利要求4所述的空投软着陆的缓冲驱动装置，其特征在于，所述可移动夹具为不锈钢夹具。

7.根据权利要求4所述的空投软着陆的缓冲驱动装置，其特征在于，各所述形状记忆合金丝均为直径为4mm的镍钛合金丝。

8.根据权利要求4所述的空投软着陆的缓冲驱动装置，其特征在于，还包括通电控制机构，电连接各所述形状记忆合金丝，用于在设定点火高度处对各所述形状记忆合金丝通电加热。

9.根据权利要求8所述的空投软着陆的缓冲驱动装置，其特征在于，还包括高度传感器，电连接所述通电控制机构，用于测量载荷相对地面的高度并向所述通电控制机构发送所述设定点火高度的数据。

10.根据权利要求4所述的空投软着陆的缓冲驱动装置，其特征在于，所述形状记忆合金丝包括16根。

技术总结
本申请涉及空投软着陆的缓冲驱动装置设计方法及装置，方法包括根据设定的软着陆主动缓冲方式，确定降落伞空投系统的缓冲驱动装置的驱动器类型；驱动器类型为采用形状记忆合金丝的主动缓冲驱动器；获取空投的载荷重量，根据载荷重量选取缓冲驱动装置的驱动器的数量和尺寸；根据空投的软着陆速度指标和缓冲响应时间指标，利用选取的驱动器的数量和尺寸开展缓冲驱动装置软着陆仿真试验，得到载荷的速度变化曲线；根据载荷的速度变化曲线，确定载荷重量对应的驱动器的最优数量和最优尺寸；根据降落伞空投系统的整体布局和重量分配数据，确定缓冲驱动装置在吊挂绳上的安装位置，输出缓冲驱动装置的设计结果。实现了空投系统的高可靠性软着陆缓冲。

技术研发人员：高兴龙;张青斌;李志辉;陈钦;符澄
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021.08.17