Simulation of 3D parachute fluid–structure interaction based on nonlinear finite element method and preconditioning finite volume method

A fluid–structure interaction method combining a nonlinear finite element algorithm with a preconditioning finite volume method is proposed in this paper to simulate parachute transient dynamics. This method uses a three-dimensional membrane–cable fabric model to represent a parachute system at a highly folded configuration. The large shape change during parachute inflation is computed by the nonlinear Newton–Raphson iteration and the linear system equation is solved by the generalized minimal residual(GMRES) method. A membrane wrinkling algorithm is also utilized to evaluate the special uniaxial tension state of membrane elements on the parachute canopy. In order to avoid large time expenses during structural nonlinear iteration, the implicit Hilber–Hughes–Taylor(HHT) time integration method is employed. For the fluid dynamic simulations, the Roe and HLLC(Harten–Lax–van Leer contact) scheme has been modified and extended to compute flow problems at all speeds. The lower–upper symmetric Gauss–Seidel(LUSGS) approximate factorization is applied to accelerate the numerical convergence speed. Finally,the test model of a highly folded C-9 parachute is simulated at a prescribed speed and the results show similar characteristics compared with experimental results and previous literature.     

基于LS-DYNA软件的降落伞充气过程仿真研究

文章基于LS-DYNA软件对降落伞的充气过程进行了数值模拟,得到了降落伞的充气时间和投影面积变化的规律,验证了使用LS-DYNA软件数值模拟降落伞充气过程的可行性,提出了一种新的数值模拟降落伞充气过程的分析方法。     

遗传算法在大型降落伞气动力参数辨识中的应用

针对大型降落伞气动力参数辨识中观测值难以获取的特点,提出利用遗传算法和少量 观测信息对降落伞全张满后运动形式稳定时气动参数进行辨识的方法并建立了相关模型。仿 真结果表明,遗传算法适合此类问题的求解且精度较高。还针对某型号飞船降落伞回收 系统的大型环帆伞进行气动力辨识,利用辨识参数值计算的观测值和录像分析的结果基本吻 合,表明本文提出的研究方法可应用于实际工程问题。
     

降落伞可靠性评定及其试验量决策

降落伞是回收着陆分系统的核心部分,其可靠度下限指标一般很高。若仅依据成败型系统级空投试验来评定该指标,需安排大量系统级空投试验,这在工程上通常难以接受。为了能够全面地反映降落伞的可靠性,本文提出了基于Bayes理论的降落伞可靠性评定方法。该方法将降落伞强度试验数据作为验前信息,采用Bayes理论将其与系统级空投试验信息融合起来,据此评定降落伞的可靠性。该方法建立在严格的理论推导之上,评估结果与工程实际情况相符,所计算的系统级空投试验量较经典方法大为降低,可大量节约试验经费和工作量。将上述方法应用于某型降落伞可靠性分析,结果表明该方法是有效可行的。     

降落伞拉直过程的三维仿真分析

针对某载人飞船降落伞回收系统的主伞拉直过程,基于多体系统动力学理论,建立了由一系列刚体和质点通过弹性约束组成的三维多体动力学模型。首先,在空投试验条件下,验证了该模型的正确性和仿真结果的有效性;其次,模拟了不同风速不同风向条件下的拉直过程,指出侧向风影响最强,并分析了此规律的动力学机理。对载人飞船降落伞系统拉直过程的仿真研究有助于提高对降落伞拉直过程机理的理解。     

伞顶控制带的设计、试验与应用

对于大型降落伞而言,开伞过程最容易造成伞衣的损伤和破坏。伞顶控制带可以有效地减少和控制降落伞的损伤。文章介绍伞顶控制带的设计技术、试验方法以及应用情况。     

一种新型钻机

在1860年斯蒂芬·莫尔斯发明麻花钻头时,航空界只有一些滑翔机、降落伞或者仅可以飞行几分钟的飞行器.时至今天,航空界已经发生了翻天覆地的变化,而钻机领域,在Perfect Point公司创造出不费力的钻机前,几乎仍在原地踏步.Perfect Point公司最新开发的这种钻机是一种利用电极即可在几秒内拆除紧固件的钻机,而且在整个钻削过程中不费力.     

牵顶伞在降落伞拉直过程中的作用

采用有限元方法,建立降落伞回收系统的多质点动力学模型,研究了牵顶伞在拉直过程中对主伞性能的影响.模型中将柔性大变形的伞绳、伞表、连接带离散成若干绳段,各绳段假设为质量集中在中心的质点,各质点间以阻尼弹簧连接,其运动由对应绳段的重力、气动力和张力确定.利用该模型对某批次的空投试验进行了仿真,给出了张力、速度、位移等参数的瞬态变化.经过分析表明,牵顶伞能够改善主伞张力分布,抑制伞衣项部横向摆动.     

不同透气情况降落伞的流场试验研究

降落伞由于其柔软透气性,其流场测量非常困难,而流场特性直接关系到降落伞的气动性能.本文采用风洞设备,利用七孔探针对不同透气情况下的降落伞的绕流流场进行了试验测量.采用Labview和Matlab engine混合编程技术进行七孔探针的压力数据采集和实时数据处理,获得了不同透气情况下伞衣周围的速度及压力分布情况,并对其进行了详细的流场分析.通过对不同透气伞流场的比较,可知透气情况对伞衣前后静压大小、尾流流线汇集位置、稳定性及噪音均有一定的影响.本文的研究解决了绕伞衣流场定量测量的难题,同时为降落伞的气动性能分析提供了一个很好的技术方案.