前缘切口对冲压式翼伞的气动力影响

充压式翼伞是一种高性能的降落伞 ,其充气后的形状与飞机的机翼类似。翼伞前缘切口是翼伞区别于机翼的主要特征之一。文章利用CFD工具 ,对二维翼型剖面的切口模型进行了气动力计算 ,研究了两个切口参数 (切口角度和切口高度 )对翼型剖面气动力特性的影响。     

前缘切口参数对大型冲压式翼伞的性能影响分析

影响冲压式翼伞气动性能的主要参数除翼型结构参数外,还有翼伞前缘切口角度和前缘切口长度。为了更准确地找到冲压式翼伞前缘切口参数适用的工程应用范围,文章以某大型冲压式翼伞的基础翼型剖面为研究基础,通过改变前缘切口角度和前缘切口长度这两项重要参数,得到四种具有代表性的前缘切口参数的翼型剖面,并采用数值计算方法对其气动性能进行分析。研究表明:负攻角时,上翼面的压力梯度随前缘切口角度的增大而增大,而下翼面的压力梯度随前缘切口角度的增大而减小;正攻角时,前缘切口角度对上、下翼面的压力梯度没有太大影响;同时,随着前缘切口角度的增加,翼型最大升阻比也增大,但是会有一个临界值,而前缘切口参数对翼型俯仰力矩系数的影响并不大。文章的研究结果对翼伞的设计优化有一定的参考意义。     

基于预处理方法的冲压式翼伞非定常气动特性数值研究

开展绕冲压式翼伞内外一体化流场的二维、不可压、非定常数值模拟。采用预处理的双时间步长方法，研究了冲压式翼伞在有攻角飞行时阻力、升力的瞬态特性和非定常旋涡脱落对翼伞气动力的影响问题。气动力特性的计算值与实验结果吻合较好，并观察到升力和阻力在大攻角飞行中的周期性变化规律。同时流场的瞬态特性证实上翼面旋涡的发展与运动是导致翼伞气动力脉动的主要原因。计算发现在前缘切口的冲压作用下，翼伞内部的压力较高，气流几乎保持滞止，这是维持翼伞充气外形的主要原因。     

基于预处理方法的冲压式翼伞非定常气动特性数值研究

开展绕冲压式翼伞内外一体化流场的二维、不可压、非定常数值模拟。采用预处理的双时间步长方法 ,研究了冲压式翼伞在有攻角飞行时阻力、升力的瞬态特性和非定常旋涡脱落对翼伞气动力的影响问题。气动力特性的计算值与实验结果吻合较好 ,并观察到升力和阻力在大攻角飞行中的周期性变化规律。同时流场的瞬态特性证实上翼面旋涡的发展与运动是导致翼伞气动力脉动的主要原因。计算发现在前缘切口的冲压作用下 ,翼伞内部的压力较高 ,气流几乎保持滞止 ,这是维持翼伞充气外形的主要原因。     

基于LS-DYNA的三维翼伞参数化建模仿真研究

目前对翼伞气动性能的仿真研究大部分局限在二维翼型剖面或者不考虑伞衣柔性的三维数值仿真研究,因而无法获得较准确的翼伞气动性能参数,不能为工程研究提供借鉴和依据。为了提高翼伞仿真的准确性和效率,文章结合翼伞的设计流程,基于APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言对翼伞进行参数化几何建模,生成带前缘切口的翼伞三维几何模型,并自动划分网格生成有限元模型,再利用LS-DYNA求解器进行流固耦合求解,由于仿真求解中考虑了伞衣柔性,因而获得更准确的翼伞气动性能参数。基于MATLAB的GUI(Graphic User Interface)模块建立翼伞参数化设计、仿真平台,并进行了验证,翼伞气动性能仿真参数与翼伞试验数据基本吻合,说明该平台具有一定的可信性。     

当今翼伞技术的发展

文中介绍近几年国外针对翼伞阻力特性对翼伞翼型结构等方面所作的改进。这些改进 应用在运动翼伞上，而且还应用在常规翼伞上，文中还介绍了大面积翼伞的研究情况，当前马翼伞的回收重量到１６．３ｔ，翼伞面积这１０００ｍ＾２，所有这些表明翼伞的发展非常迅速，对民用及国防建设有重大意义。     

当今翼伞技术的发展

文中介绍近几年国外针对翼伞阻力特性对翼伞翼型结构等方面所作的改进。这些改进不仅应用在运动翼伞上,而且还应用在常规翼伞上,文中还介绍了大面积翼伞的研究情况,当前已把翼伞的回收重量提高到16.3t,翼伞面积已达1000m~2,所有这些表明翼伞的发展非常迅速,对民用及国防建设有重大意义。     

系留翼伞刚柔混合模型控制方法探索研究

系留翼伞可借助风力长期滞空，相比系留无人机具有抗风能力强、载荷重量大、电能消耗低、侦察视距远等优点，由于系留翼伞具有刚柔耦合特性，控制系统设计难度高，目前还缺乏有效的控制模型，技术上还不够成熟，制约了新型滞空飞行平台的应用。从系留翼伞刚柔耦合动力学建模、系留翼伞非定常气动力建模、系留翼伞刚柔混合状态空间建模、系留翼伞刚柔混合控制技术实现等四个方面探索了基于刚柔混合模型的系留翼伞控制方法，并验证了该方法的有效性。     

大型冲压翼伞新技术

文中针对大型冲压翼伞发展的两大难题：开伞动力学和收口技术，介绍了两种分析大型冲压翼伞气动力性能的方法－－飞行性能模拟法和有阴地模拟法，最后介绍了美国先锋公司开发的中幅收口技术。     

可重复使用运载器机翼外形优化

研究了有翼可重复使用运载器机翼平面外形参数优化设计问题。在高超声速配平和低速水平着陆性能等约束条件下，利用混合遗传算法和粒子群优化算法来选择最优机翼外形参数，使机翼重量最小化。在已知的不同质心位置下求得相应的最小重量机翼外形。亚声速气动力采用面源法计算，高超声速气动力采用修正的牛顿流理论计算。为了降低计算耗费，使用均匀设计和逐步回归方法建立了低速气动力回归模型。整个优化过程在Matlab集成环境下完成。     

翼型伞气动特性风洞试验研究

文章介绍了在8m×6m低速风洞中对某冲压式翼型伞进行的试验研究。文中给出了有关的技术方法,并对典型的试验结果进行了讨论。这一国内首创的风洞试验技术,可为翼型伞设计提供利用其他试验手段难以得到的翼伞操稳特性气动参数。     

翼伞归航准则及测风原理探讨

翼伞作为一种新型气动力减速器日渐受到空间回收技术重视。文中给出了具有非比例自动归航控制的翼伞系统的归航准则以及利用ＧＰＳ测量数据计算风场的公式。     

大型冲压翼伞新技术

文中针对大型冲压翼伞发展的两大难题:开伞动力学和收口技术,介绍了两种分析大型冲压翼伞气动力性能的方法——飞行性能模拟法和有限元模拟法,最后介绍了美国先锋公司开发的中幅收口技术。     

翼伞归航准则及测风原理探讨

翼伞作为一种新型气动力减速器日渐受到空间回收技术重视。文中给出了具有非比例自动归航控制的翼伞系统的归航准则(考虑到风的影响)以及利用GPS测量数据计算风场的公式。     

涡格法计算全展开翼伞的气动力

首先从简化和假设入手，说明了用势流理论和涡格法计算的适用范围，主要介绍用涡格法来计算全展翼伞气动力；然后通过计算结果与实验数据的比较，证明了此法在分析低速、小攻角、无严重分离的全展开翼伞的气动力上的可行性；最后用其计算结果揭示了通常所用的工程处理方法的依据和可靠性。     

基于滑移网格技术的翼伞动导数分析

翼伞在航天回收领域有着广泛的应用前景,为了提高对翼伞动稳定性认识,文章针对某型号的翼伞进行动导数的分析。基于滑移网格技术,采用计算流体学的方法对翼伞进行了三维数值模拟。重点分析了翼伞做小幅度俯仰、偏航和滚转运动时的动导数,通过改变攻角和减缩频率这两项重要参数,获取了多组力矩系数迟滞曲线,利用时间平均法对非定常气动力数据进行处理,得到了翼伞绕三个坐标轴的阻尼系数。计算结果表明:翼伞在小攻角下做小幅度强迫运动时,在俯仰和滚转方向上阻尼导数为负,翼伞具有俯仰和偏航方向上的动稳定性,在偏航方向阻尼导数为正,翼伞不具有偏航方向的动稳定性;攻角和减缩频率的选取均会影响翼伞阻尼导数的计算结果,其中,攻角的增加不仅能影响迟滞环面积的大小还能影响迟滞环的动态特性,使翼伞的动稳定性发生变化,而减缩频率的改变仅影响迟滞环面积的大小,对偏航方向的动稳定性没有影响。     

火箭助推器翼伞回收动力学仿真与试验分析

翼伞具有良好的滑翔性、操纵性和稳定性,能够解决火箭助推器落点散布大导致的安全性问题。为对翼伞回收系统和控制系统进行优化设计,以基于可控翼伞回收技术的火箭助推器–控制平台—翼伞多体飞行系统为研究对象,采用拉格朗日乘子法建立了三体组合10自由度多体动力学仿真模型,考虑了翼伞的表观质量特性和火箭助推器的气动力影响,对某次空投飞行试验进行了动力学过程仿真重建,通过仿真与试验的对比分析飞行机理和系统性能。分析结果表明,翼伞系统间存在多体相对运动,必须采用多体动力学模型进行研究;机动飞行时,火箭助推器与翼伞间的相对运动角度并不大,而且火箭助推器的大尺寸对相对偏航运动的影响也并不显著;航向跟踪误差主要来自操纵效率低,在小角度航向跟踪误差时,需提高操纵控制增益。研究成果可以为翼伞系统的工程设计与应用提供参考。     

航天返回与遥感2005年中文总目次

再入与返回技术年-期-页空间站充气式下载系统的概念研究2005-01-05卫星多体回收技术综述2005-01-10降落伞伞包载荷分析计算2005-01-14翼伞精确定点着陆归航方法研究2005-01-18航天器回收降落伞系统设计程序介绍2005-01-24引导伞减速伞开伞过程建模2005-01-27前缘切口对冲压式翼伞的气动力影响2005-01-36PE绳的特性及物理性能测试2005-01-58降落伞缝合部强度分析及几种常见疵病对强度的影响2005-01-61降落伞充气过程中尾流再附动力学分析2005-02-01风场对舱-伞系统着陆姿态影响的仿真研究2005-02-06返回舱和着陆系统设计的新理念2005-03-01…     

翼伞技术研究的最新进展

当今美国对翼伞的研究非常活跃，涉及的面非常广，内容也很丰富，其中包括研制特种新型翼伞，空投重物的大面积翼伞，用ＧＰＳ为导航仪的定点着陆控制技术，翼伞操纵训练的计算机仿真翼伞的竞技运动及其他应用技术等。     

大型冲压翼伞空投试验

美国先锋航空航天公司自１９６７年起就在研制大型冲压翼伞。本文简要介绍其在１９８８年至１９９２年间进行的冲压翼伞空投试验情况。该公司在这期间先后共进行了１１次大型翼伞的空投试验，从中取得了大量有关高级滑翔冲压翼伞的研制经验，这包括翼伞尺寸、回收重量、翼伞载荷、收口系统技术和翼伞控制系统技术等。