一种翼伞开伞动载的动态预测方法

技术特征：
1.一种翼伞开伞动载的动态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于翼伞开伞过程的工作特点，将翼伞开伞过程分为翼面折叠展开和气室充气阶段；步骤2，建立翼面折叠展开阶段的气动特性模型：根据翼面展开阶段外形变化特点，气动升力忽略不计，该阶段的翼伞系统气动阻力特性与翼面展开面积成正比；步骤3，建立气室充气阶段气动特性模型：根据气室充气过程的外形变化特点，在该阶段翼伞滑翔比逐渐增加，气动特性逐渐变化至翼伞充满时的大小；步骤4，根据翼伞-载荷两体系统在翼伞充气过程的相互作用和飞行特点，建立翼伞开伞阶段翼伞-载荷系统的动力学模型；步骤5，根据翼伞两阶段的气动特性变化模型，对开伞动力学方程组进行求解，获得翼伞开伞载荷的动态变化。2.根据权利要求1所述的翼伞开伞动载的动态预测方法，其特征在于，所述翼伞的两个阶段的气动特性的阶段性动态变化与翼伞外形的动态变化相对应，其动态变化关系由翼伞开伞时间及翼面面积确定。3.根据权利要求1或2所述的翼伞开伞动载的动态预测方法，其特征在于，翼面折叠展开阶段气动特性表示为：其中，(ca)
d,s
表示伞衣阻力特性，(ca)
l,s
表示伞衣升力特性，t1为翼面展开时间，(ca)
d,0
及(ca)
d,m
分别表示未开伞及翼面完全展开时伞衣阻力特性。4.根据权利要求3所述的翼伞开伞动载的动态预测方法，其特征在于，气室充气阶段气动特性模型表示为：其中，(ca)
d,∞
及(ca)
l,∞
分别为翼伞充满时的升力气动特性、阻力气动特性，t2为气室充气时间。5.根据权利要求4所述的翼伞开伞动载的动态预测方法，其特征在于，所述步骤四中，翼伞载荷系统的运动受气动升力、气动阻力、开伞动载及重力控制，翼伞在气流坐标系下的运动状态方程表示为：
其中，θ为轨迹角，v为翼伞-载荷系统的速度，m
s
、m
w
分别为翼伞及载荷的质量，g为重力加速度，f
k
为开伞动载，ρ为空气密度。(ca)
d,w
表示载荷阻力特性。6.根据权利要求1或5所述的翼伞开伞动载的动态预测方法，其特征在于，所述翼伞开伞载荷的动态变化是由翼伞速度及气动力确定，其中，翼伞气动力由翼伞翼面折叠展开阶段以及气室充气阶段的不同气动特性决定，各个阶段的气动特性本质上由翼伞充气展开过程的外形决定。

技术总结
本发明提出了一种翼伞开伞动载的动态预测方法，包括以下步骤：基于翼伞开伞过程的外形变化特点，将开伞过程分为翼面折叠展开、气室充气先后两个阶段；根据翼伞开伞的阶段性外形变化，确定翼伞气动特性；根据翼伞、载荷的相互作用和飞行特点，建立翼伞开伞阶段动力学模型；计算翼伞开伞载荷的动态变化。本方法根据翼伞开伞过程外形变化确定翼伞气动特性，将伞衣复杂的流固耦合大变形通过气动特性模型与翼伞开伞气动力耦合，采用动力学方法建模，得到翼伞的瞬态特性，是一种成本低、效率高且精度高的翼伞动载分析方法。该方法获得的开伞动载结果也可以为翼伞及其他飞行器的实验设计、数值分析提供依据，具有良好的扩展性。具有良好的扩展性。具有良好的扩展性。


技术研发人员：李岩军 许诺 仇博文 余莉
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.03.01
技术公布日：2022/6/3