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。     

大型翼伞操纵转弯动力学研究

翼伞具有良好的气动性能和优秀的操控能力,在空降、空投、运动、表演、救生、军事、航空航天等领域都有着广泛应用.随着对大质量载荷需求的增加,大型翼伞的开发尤为重要.在大型翼伞的动力学研究中,操纵转弯动力学是其关键环节.文章从牛顿力学基本原理出发,从理论推导、计算流体力学仿真、空投试验三个方面计算了大型翼伞系统的侧力系数,并...     

翼伞雀降技术

雀降是翼伞的一种重要性能,在本质上是一种小心操纵的动力失速,使回收系统以最小的速度着陆,降低着陆冲击,实现定点着陆。文章简要介绍了翼伞雀降技术的概念、雀降的典型过程和影响雀降性能的主要因素。目前有限元模拟技术已经用于大型冲压翼伞的雀降技术研究中。随着回收载荷和空投物质量的增加,原来用于翼伞雀降的伺服机构已不再适用,各国正在寻找新的动力源或方法来实现自动雀降。     

多翼伞系统智能协同控制研究

为了在实际空投任务中实现大规模的物资、装备补给,采用多翼伞协同是未来翼伞空投的重点发展方向,然而基于多体协同的空投方式也提高了控制的复杂度。为实现大规模多翼伞空投系统协同控制,文章采用了多翼伞系统非线性降阶模型,提出了多翼伞系统协同控制算法,并对控制器进行了稳定性分析。通过仿真实验与实际翼伞试验,验证了该控制算法在各翼伞个体分散投放的情况下,各翼伞通过局部信息交互获得其邻居翼伞的位置,可在较短时间内实现具有一定的安全间距的编队协同飞行,避免了相互碰撞的风险,最终雀降着陆。文章研究的方法对多翼伞系统协同控制有较好的效果,可为多翼伞系统的进一步研究提供理论参考。     

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。     

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。     

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。     

翼伞空投系统动力学建模与仿真

为了解决空中遇险飞行人员的救生问题和实现特殊需求时的精确空投问题,文章针对国内某型号的翼伞空投系统,首先建立了六自由度刚性连接模型,重点分析了翼伞系统的滑翔特性和转弯特性;其次,使用Open GL动画显示技术对系统轨迹进行了虚拟仿真,使得仿真结果直观化、可视化。仿真结果表明,翼伞受到侧向风作用时会随风漂移,并且漂移速度近似等于风速;翼伞受到单侧下拉偏量作用时会进行转弯运动,且单侧下拉偏量越大,转弯速率越大,转弯半径越小。仿真结果与现有的飞行试验数据一致,证明了模型的正确性和有效性,为翼伞系统在空投上的运用提供了理论支撑。     

国外航天回收技术和航天救生技术近况

本文简略地回顾了近10年国外航天回收技术和救生技术的研究方向和重点。航天回收技术的研究重点由常规伞系统转向了研制大型冲压翼伞。而航天救生技术的研究重点是空间站的救生问题,其主要任务是发展高性能的空间救生艇。文中也叙述了运载火箭的回收问题和返回舱的使用问题。     

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。     

国外航天回收技术和航天救生技术近况

本文简略地回顾了近１０年国外航天回收技术和救生技术的研究方向和重点。航天回收技术的研究重点由常规伞系统转向了研制大型冲压翼伞。而航天救生技术的研究重点是空间站的救生问题，其主要任务是发展高性能的空间救生艇。文中也叙述了运载火箭的回收问题和返回舱的使用问题。     

美国X—38计划与翼伞返回系统

文章介绍了美国X—38计划及其翼伞返回系统的概况,分析了历次空投试验翼伞返回系统的状况、工作过程、出现的反翘现象等。     

冲压式翼伞滑布控制开伞技术研究

为了研究滑布收口控制对冲压式翼伞开伞动载的影响,文章应用结构化任意拉格朗日-欧拉（StructuredArbitrary Lagrange-Euler,S-ALE）方法对翼伞系统在无滑布收口控制和有滑布收口控制两种情况下进行了开伞过程的流固耦合仿真计算,分析了滑布收口对翼伞开伞过程的影响。结果表明：滑布收口控制可以有效降低冲压式翼伞的充气速度、伞衣应力和开伞动载,开伞动载可以降低33%。但有滑布收口控制时,翼伞的气室饱满程度有所下降,边缘气室饱满程度的下降更明显;由于滑布在开伞过程中对翼伞前后缘伞绳受力的影响有差别,使得某些伞绳出现松弛现象,这会对冲压式翼伞俯仰稳定性有一定影响。通过研究滑布收口控制对冲压式翼伞开伞动载的影响,可以为冲压式翼伞收口技术的设计与应用提供参考。     

美国X—38计划与翼伞返回系统

文章介绍了美国X-38计划及其翼伞返回系统的概况，分析了历次空投试验翼伞返回系统的状况、工作过程、出现的反翘现象等。     

冲压翼伞上翼面开缝技术研究进展

上翼面扰流缝驱动是一种新颖的控制冲压翼伞横向和纵向飞行性能的方法。文章概括了近年来国外冲压翼伞上翼面开缝技术的研究方向和进展,依次对影响冲压翼伞气动性能的四个扰流缝结构因素——开缝方向、弦向位置、下拉度和开缝气室展向分布的研究情况与结果进行详细阐述与分析总结,得出结论前缘侧扰流缝在纵向控制方面比后缘侧扰流缝更有效。扰流缝的合理弦向位置大约位于0.15~0.3c(c为翼伞的弦长,0.15~0.3c表示开缝位置与翼型左侧之间的弦向距离)。在扰流缝最大下拉度以内,滑翔比随下拉度增大而线性减小,大下拉度还能使翼伞飞行延迟大约4°迎角失速。扰流缝下拉度很小时存在一定范围的死区,之后转率随着下拉度的增加线性增大。开缝气室数量超过最大开缝气室数量时,翼伞系统变得难以控制,且最大转率会饱和。在最大开缝气室数量以内,随着开缝气室数量增加,扰流缝的有效性随之线性增加。开缝气室离伞衣中心线越远越容易产生高的转率,但是会降低滑翔比的控制性能。相比于其他控制方式,下拉扰流缝所需的力远远要小,能有效减小翼伞控制单元的尺寸,对翼伞的操作有重大的意义。该研究可为翼伞精确空投技术研究提供一定的技术参考。     

X-38近况

1999年7月9日,国际空间站应急救生艇X-38模型成功地完成了第4次空投试验。前3次空投试验分别是:1998年3月12日X-38的全尺寸模型V-131首次空投试验;1999年2月7日X-38的全尺寸模型V-132首次空投试验(总第3次试验)。本次试验是V-132的第2次空投试验。试验中V-132从高度为9500 m的B-52机上投放,自由飞行31 s后(这是到目前为止最长的一次自由飞行),翼伞打开、滑翔,V-132成功着陆在加利福尼利亚爱德华空军基地。今年计划     

国际首次采用大型翼伞可控回收火箭助推器——助推器精确回收飞行试验圆满成功

2021年6月3日,北京空间机电研究所研制的助推器大型翼伞回收系统搭载"长征三号乙"运载火箭进行了首次飞行试验,助推器与火箭芯级分离后,国内最大的翼伞(300m2)控制4t级助推器朝预定着陆点机动飞行,降落在安全区域内,飞行试验取得圆满成功.     

翼伞技术研究的最新发展

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(全球定位系统)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。文中将重点介绍三项可借鉴的最新成果。首先,介绍一种新概念的全封闭前缘后掠翼伞,内容涉及到该种翼伞的展弦比、结构参数、材料、开伞、充气动态性能、有效载荷、机动性等。其次,介绍模拟机的研制,该机成为跳伞运动员专业教学训练的新工具,还可为先进的精确机载回收系统提供仿真,从而有机会全面了解风、有效载荷对控制的影响。最后,介绍在美国高滑翔回收系统中,具有新里程碑意义的GS—750—1翼伞,由于不断的改善性能,提高精度,从而能自动降落到离中心目标100m之内的地方。     

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。     

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。