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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明涉及一种降落伞伞衣充满外形预测方法，综合考虑了降落伞织物透气性、柔性材料的织物弹性、以及飞行过程中伞衣外流场作用等多种因素，在Forchheimer定律的基础上得到伞衣透气速度，并得到降落伞的内外压差，进而基于材料力学理论建立稳降阶段柔性伞衣及径向加强带的力学平衡方程，并采用打靶法和Runge‑Kutta法综合求解计算得到降落伞稳降飞行过程中的柔性伞衣充满外形，从而为进一步降落伞气动性能的计算与降落伞设计提供指导；本方法在计算伞衣外形时相较于流固耦合方法，方法简便、预测效率更高。

主权项：1.一种降落伞伞衣充满外形预测方法，其特征在于，用于实现目标降落伞在稳降过程中柔性伞衣充满外形的获得，包括如下步骤：步骤A.根据目标降落伞的飞行速度v、伞衣厚度θ、飞行高度位置所对应的大气密度ρ、粘性系数h、惯性系数b，获得目标降落伞的伞衣织物透气速度vq，然后进入步骤B；步骤B.根据目标降落伞的伞衣织物透气速度vq，按如下公式： 获得目标降落伞所对应的透气伞衣内外压差系数Cp，进而结合飞行高度位置所对应的大气密度ρ、以及目标降落伞的飞行速度v，获得目标降落伞的透气伞衣内外压差Δp，然后进入步骤C；步骤C.分别针对目标降落伞伞衣被各径向加强带所划分的各个伞衣幅，针对目标降落伞对应伞衣幅两侧径向加强带上半径R处的位置，根据该位置对应目标降落伞充满状态下至目标降落伞中心轴的距离r，结合该伞衣幅对应目标降落伞伞衣中心位置的夹角α，以及目标降落伞的透气伞衣内外压差Δp、目标降落伞的伞衣织物的弹性模量Ef，获得该伞衣幅上径向加强带上半径R处位置对应目标降落伞充满状态下鼓包弧线所对应的圆心角β、以及该鼓包相对该伞衣幅侧边的最大突出高度δ，然后进入步骤D；上述步骤C中，分别针对目标降落伞伞衣被各径向加强带所划分的各个伞衣幅，执行如下步骤C1至步骤C2，获得该伞衣幅径向加强带上半径R处位置对应目标降落伞充满状态下鼓包弧线所对应的圆心角β、以及该鼓包相对该伞衣幅侧边的最大突出高度δ，然后进入步骤D；步骤C1.针对目标降落伞对应伞衣幅两侧径向加强带上半径R处的位置，根据该位置对应目标降落伞充满状态下至目标降落伞中心轴的距离r，结合该伞衣幅对应目标降落伞伞衣中心位置的夹角α，以及目标降落伞的透气伞衣内外压差Δp、目标降落伞的伞衣织物的弹性模量Ef，按如下公式： 获得伞衣相邻鼓包接触判别数τ，然后进入步骤C2；步骤C2.判断伞衣相邻鼓包接触判别数τ是否大于0，是则表示相邻伞衣幅鼓包接触，按如下公式： 获得该伞衣幅径向加强带上半径R处位置对应目标降落伞充满状态下鼓包弧线所对应的圆心角β、以及该鼓包相对该伞衣幅侧边的最大突出高度δ；否则表示相邻伞衣幅鼓包不接触，按如下公式： 获得该伞衣幅径向加强带上半径R处位置对应目标降落伞充满状态下鼓包弧线所对应的圆心角β、以及该鼓包相对该伞衣幅侧边的最大突出高度δ；步骤D.分别针对目标降落伞伞衣的各个伞衣幅，获得伞衣幅两侧径向加强带上半径R处的两点之间对应目标降落伞充满状态下鼓包周向曲率半径rAB，并结合该伞衣幅径向加强带上半径R处位置对应目标降落伞充满状态下鼓包弧线所对应的圆心角β、以及目标降落伞的透气伞衣内外压差Δp，获得该伞衣幅所连径向加强带单位长度伞衣结构应力Ff，进而分解获得该伞衣幅所连径向加强带端部位置的单位长度伞衣所受切向力Fτ、以及法向力Fn，然后进入步骤E；步骤E.分别针对目标降落伞伞衣的各个伞衣幅，建立伞衣幅所对应的伞绳伞衣结构力学平衡方程如下： 然后进入步骤F，其中，z是伞衣幅径向加强带上半径R处位置对应目标降落伞充满状态下距离伞衣顶孔的纵向距离，是伞衣幅径向加强带上半径R处位置对应目标降落伞充满状态下径向加强带切线与水平线夹角，γs是伞衣幅所连径向加强带应变长度，Fc是伞衣幅所连径向加强带应力；步骤F.根据目标降落伞伞衣上各个伞衣幅分别所对应的伞绳伞衣结构力学平衡方程，将伞顶孔和伞衣底边的几何约束关系作为方程的边界条件，求解伞衣幅所对应的伞绳伞衣结构力学平衡方程，即获得目标降落伞在稳降飞行过程的伞衣外形。

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