本申请涉及降落伞的,尤其涉及伞撑降落伞充气时间的预测方法、装置。
背景技术:
1、降落伞由于具有质量较轻、减速效果显著、成本低廉等优点,在航空航天领域中作为主要的气动减速装置而被广泛应用。在充气过程中,伞衣阻力面积突然增大使得伞衣、伞绳和吊带承受最大开伞力。在这个过程中有可能发生伞衣破损、伞绳断裂等降落伞失效现象,从而影响回收系统的工作成败。延迟解除收口降低开伞动载成为大面积降落伞主要方案。
2、伞撑降落伞是一种径向收口的降落伞。不同于其它具有收口功能的降落伞的是,伞撑位于降落伞充气口,不仅具备收口功能,在高速开伞时,在伞衣进气口张开的伞撑还具有减缓进气口高速气流的作用,避免了伞衣顶部被冲垮的风险。
3、而何时解除伞撑收口成为一个技术难题,过早解除收口,此时降落伞尚未完全稳定和减速阶段,提前展开主伞。这可能会导致以下问题:降落伞在尚未达到理想的展开速度时打开,导致降落伞展开不稳定,可能导致伞绳缠绕或主伞撕裂;降落伞受到的开伞冲击力会非常大,可能导致伞绳断裂或伞体损坏,甚至可能对跳伞者造成伤害;由于伞没有稳定展开,跳伞者可能会失去对降落伞的控制,导致无法正确引导降落方向,增加事故风险。过晚解除收口指在降落伞下降速度已经过低或已接近地面时才展开主伞,这可能会导致以下问题:如果在接近地面时才解除收口,降落伞可能没有足够的时间完全展开,无法提供足够的减速效果,导致跳伞者或者物资以过高的速度撞击地面,增加损伤;过晚解除收口可能导致降落伞来不及完全展开,使降落伞的减速效果不充分,无法达到安全降落的要求。
4、降落伞开伞过程实质上是流场-伞衣结构剧烈作用的过程,属于高度非定常非线性多场耦合问题,计算难度极大,且需要非常大的计算消耗;因此,利用流固耦合数值计算来预测有收口效果伞撑降落伞的充气时间,目前还非常困难。
5、动力学方法在降落伞充气性能研究上应用广泛,但是该方法必须掌握充气过程的气动特征变化规律,目前针对降落伞充气的动力学分析都是以伞衣无收口等其他限制的前提下分析。而伞撑降落伞不仅对伞衣充气口进行收口,还用伞撑阻挡进气口高速气流,伞衣外形变化更加复杂,气动特征规律也更加难以寻找。
6、相关技术中,伞撑降落伞充气时间获得主要依赖伞塔空投或风洞试验。空投试验成本高,且要考虑伞撑降落伞设计参数多,试验结果易受天气等不确定因素影响,数据离散度大,降低了对伞撑降落伞充气时间的预估准确性。
技术实现思路
1、有鉴于此,本申请提供伞撑降落伞充气时间的预测方法、装置,能够预估伞撑降落伞充气时间。
2、第一方面,本申请提供一种伞撑降落伞充气时间的预测方法,包括:
3、根据投影圆面积修正系数、收口状态下伞衣最大体积和自由气流平均速度,确定球形膨胀时间;
4、根据投影直径扩张时间修正系数、解除伞撑收口后伞衣最大直径、伞撑收口时伞衣最大直径和自由气流平均速度,确定投影直径扩大时间;
5、将所述球形膨胀时间、投影直径扩大时间之和确立为伞撑降落伞充气时间。
6、可选地,确定球形膨胀时间t1,通过以下公式执行,
7、
8、上式中,ak为投影圆面积修正系数,vmax为收口状态下伞衣最大体积,v为自由气流平均速度。
9、可选地,确定投影直径扩大时间t2,通过以下公式执行,
10、
11、上式中,k为投影直径扩张时间修正系数,dmax为解除伞撑收口后伞衣最大直径,dp为伞撑收口时伞衣最大直径,v为自由气流平均速度。
12、可选地,所述投影圆面积修正系数ak通过以下公式确定,
13、
14、上式中,dmax为伞衣收口状态进气口最大直径,为伞撑长满最大直径,dp为收口状态下最大投影直径,c1为伞撑的有效透气量参数,c2为伞衣有效透气量参数。
15、可选地,投影直径扩张时间修正系数k通过以下公式确定,
16、
17、上式中,c2为伞衣有效透气量参数。
18、可选地,伞撑收口时伞衣最大直径dp通过以下公式确定,
19、
20、上式中,dmax为伞衣收口状态进气口最大直径,d0为伞衣名义直径,ls为伞绳长度;
21、解除伞撑收口后伞衣最大直径dmax通过以下公式确定,
22、
23、上式中,d0为伞衣名义直径。
24、可选地,收口状态下伞衣最大体积vmax通过以下公式确定,
25、
26、上式中,dp为伞撑收口时伞衣最大直径。
27、第二方面,本申请提供一种伞撑降落伞充气时间的预测装置,包括:
28、第一确定模块,用以根据投影圆面积修正系数、收口状态下伞衣最大体积和自由气流平均速度,确定球形膨胀时间;
29、第二确定模块,用以根据投影直径扩张时间修正系数、解除伞撑收口后伞衣最大直径、伞撑收口时伞衣最大直径和自由气流平均速度,确定投影直径扩大时间;
30、确立模块,用以将所述球形膨胀时间、投影直径扩大时间之和确立为伞撑降落伞充气时间。
31、第三方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,包括程序,当所述程序在计算机上运行时,使得计算机执行如上述的方法。
32、第四方面,本申请提供一种执行设备,包括处理器和存储器,所述处理器与所述存储器耦合;
33、所述存储器,用于存储程序;
34、所述处理器,用于执行所述存储器中的程序,使得所述执行设备执行如上述的方法。
35、本申请所公开方法中,依据伞撑降落伞充气过程中伞衣外形变化特点,将充气过程分解为球形膨胀和球形投影直径扩大两个阶段,应用类比和理论分析的方法获得充气时间,即将球形膨胀时间和投影直径扩大时间之和确立为伞撑降落伞充气时间。这种方法既反映了充气过程伞衣外形变化的本质,又避免了复杂的非线性大变形流固耦合计算,能快速、准确地预测充气时间,解决伞撑降落伞何时解除收口的问题。
1.一种伞撑降落伞充气时间的预测方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,确定球形膨胀时间t1,通过以下公式执行,
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,确定投影直径扩大时间t2,通过以下公式执行,
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述投影圆面积修正系数ak通过以下公式确定,
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,投影直径扩张时间修正系数k通过以下公式确定,
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,伞撑收口时伞衣最大直径dp通过以下公式确定,
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,收口状态下伞衣最大体积vmax通过以下公式确定,
8.一种伞撑降落伞充气时间的预测装置,其特征在于,包括:
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,包括程序,当所述程序在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种执行设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述处理器与所述存储器耦合;
