一种椭球混合伞的制作方法

本发明属于滑翔伞技术领域，具体地说,涉及一种椭球混合伞。

背景技术：

冲压式翼伞作为一种典型的低空滑翔飞行器，不仅能够方便地折叠包装，体积小、重量轻、便于携带搬运，而且具有优良的滑翔性能、稳定性和可操纵性，目前在航天航空领域应用广泛。

在火箭助推器的回收过程中，跨越高度较大，速度变化范围较广，加上大气层以及平流层诸多大气流动的特性以及运动规律相差较大，在回收方式上通常采用多级伞回收系统。在不同的阶段使用不同的伞进行回收。例如，进入大气层后首先采用圆伞来降速，当速度下降至亚音速范围时需要开启主伞，控制运动方向，保障落点。常规圆形降落伞因其无机动性不可控及误差大的缺点，若采用圆伞或者组合圆伞，系统减速比较明显，但无法操控滑翔，难于保障落点。目前多采用翼伞完成归航控制和定点回收，然而翼伞开伞不易，且在初始工作阶段减速作用有限，考虑到回收物本身的重量较大，加上本身运动速度较大带来的动态载荷也大，基于传统圆形降落伞和翼伞各自的性能，设计的椭球混合伞，兼顾翼伞可控性强、滑翔性能好以及圆伞开伞容易、在开伞过程中减速较快优点。

在翼伞和圆伞组成混合型伞，利用圆伞和翼伞各自的长处，既保障大载荷下可下降减速，同时又可以控制运动方向。

技术实现要素：

为了避免现有技术存在的不足，克服单独圆形降落伞工作时的不可控，翼伞单独工作时开伞减速速度慢的问题，本发明提出一种椭球混合伞。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括翼伞伞衣、椭球伞衣、翼肋、第一绞盘、第二绞盘、第一电机、第二电机、伞绳、操纵伞绳，所述椭球伞衣位于混合伞结构的中间，椭球伞衣两侧分别连接有翼伞伞衣，两翼伞伞衣为对称结构，翼伞伞衣与沿翼伞伞衣展向的翼肋缝合连接，形成气室，翼肋上有多个圆形小孔，使气流流动保障各气室压强均衡；椭球伞衣的伞绳上端与伞衣幅底边连接，两侧的翼伞伞衣中沿展向分布的翼肋与上下翼面缝合，在下翼面与翼肋缝合处固定伞绳，伞绳下端通过金属环和操纵带连接在绞盘上；操纵伞绳分别与椭球伞衣两侧对称翼伞的下翼面后缘处相连接，两组操纵伞绳下端分别与第一绞盘、第二绞盘连接，第一绞盘与第一电机通过联轴器连接，第二绞盘与第二电机通过联轴器连接，电机带动绞盘转动，带动操纵伞绳下拉操纵后缘下偏来实现控制。

所述伞绳为四组，其中,a组伞绳、b组伞绳分别与椭球伞衣连接，c组伞绳、d组伞绳与两侧翼伞伞衣前缘连接；操纵伞绳为两组，e组操纵伞绳、f组操纵伞绳分别与翼伞后缘相连接；各组伞绳、操纵伞绳上端均呈y字形结构。

有益效果

本发明提出的一种椭球混合伞，由椭球伞衣、翼伞伞衣及沿翼伞伞衣展向的翼肋组成；椭球伞衣位于混合伞结构的中间，椭球伞衣两侧分别连接有翼伞伞衣，翼伞伞衣与沿翼伞伞衣展向的翼肋缝合连接，形成气室，翼肋上开有多个圆孔，使气流流动保障各个气室压强均衡。椭球伞衣的伞绳上端与伞衣幅底边连接，两侧翼伞伞衣中沿展向分布的翼肋与上下翼面缝合，在下翼面与翼肋缝合处固定伞绳，伞绳下端通过金属环和操纵带连接在绞盘上。操纵伞绳与翼伞的下翼面后缘处相连接，两组操纵伞绳分别与绞盘连接,电机带动绞盘转动并带动操纵伞绳下拉操纵后缘下偏来实现控制。

本发明椭球混合伞的伞衣为左右两侧对称的翼伞衣面及中间的椭球伞衣翼面，通过椭球混合伞的翼伞后缘伞绳的单侧下拉或者双侧下拉，实现翼伞的盘旋、减速或者雀降运动。当后缘操纵绳单侧下偏时，整个椭球混合伞做盘旋运动，当后缘双侧等量下拉，整个椭球混合伞做减速或者雀降运动。运动特性与翼伞单独工作时相似，中间的椭球翼面则用来减速，弥补翼伞减速作用有限的不足。通过两种结构的组合，椭球混合伞具有优良的滑翔性能及可控性，同时中间的椭球伞衣减速作用明显。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种椭球混合伞作进一步的详细说明。

图1为本发明椭球混合伞结构示意图。

图2为本发明椭球混合伞的升阻力曲线图。

图中:

1.翼伞伞衣2.椭球伞衣3.翼肋4.第一绞盘5.第二绞盘6.第一电机7.第二电机

a组伞绳b组伞绳c组伞绳d组伞绳e组操纵伞绳f组操纵伞绳

具体实施方式

本实施例是一种椭球混合伞。

参阅图1、图2，本实施例椭球混合伞，由翼伞伞衣1、椭球伞衣2、翼肋3、第一绞盘4、第二绞盘5、第一电机6、第二电机7、四组伞绳及两组操纵伞绳组成。其中，椭球伞衣2位于混合伞结构的中间，椭球伞衣2两侧分别连接有翼伞伞衣1；两翼伞伞衣1为对称结构，翼伞伞衣1与沿翼伞伞衣1展向的翼肋3缝合连接,形成气室，翼肋3上加工有多个圆形小孔，使气流流动保障各气室压强均衡。椭球伞衣2的伞绳上端与伞衣幅底边连接，两侧的翼伞伞衣1中沿展向分布的翼肋3与上下翼面缝合，在下翼面与翼肋3缝合处固定伞绳，伞绳下端通过金属环和操纵带连接在绞盘上。操纵伞绳分别与椭球伞衣2两侧对称翼伞伞衣1的下翼面后缘处相连接，两组操纵伞绳下端分别与第一绞盘4、第二绞盘5连接，第一绞盘4与第一电机6通过联轴器连接，第二绞盘5与第二电机7通过联轴器连接，电机带动绞盘转动，并带动操纵伞绳下拉操纵后缘下偏来实现控制。本实施例中，由于圆形降落伞伞衣在低迎角时阻力面积大，整个混合伞的升力系数很小，阻力系数较大，升阻特性差无法满足滑翔比的要求，考虑形状类似于圆形降落伞伞衣的椭球伞衣结构，其中椭球伞衣位于伞衣中间部分，在椭球伞衣两侧为对称的翼伞伞衣结构。

本实施例中，伞绳由前向后分为四组，其中,a组伞绳、b组伞绳分别与椭球伞衣连接,c组伞绳、d组伞绳与两侧翼伞伞衣前缘连接；操纵伞绳为两组，e组操纵伞绳、f组操纵伞绳分别与翼伞后缘相连接；各组伞绳、操纵伞绳上端均呈y字形结构。控制机构通过预定规划轨迹和翼伞当前状态下的位置，以及速度信息计算出混合结构翼伞的e组操纵伞绳和f组操纵伞绳的下偏量，第二电机7带动第二绞盘5、第一电机6带动第一绞盘4转动完成操纵伞绳的下拉过程。

工作原理:

控制机构由控制器、操纵伞绳、绞盘和电机组成。翼伞投放后，惯导传感器、gps以及高度传感器获取当前状态下的位置、速度和姿态信息，控制器根据当前信息解算出单侧后缘下偏量以及双侧后缘下偏量，电机带动绞盘转动，通过绞盘转动控制左右后缘操纵伞绳。

椭球混合伞的伞衣为左右两侧对称的翼伞衣面以及中间的椭球伞衣翼面，左右翼伞单侧下偏，椭球混合伞做盘旋运动，后缘操纵伞绳等量下偏，做减速或者雀降运动，运动特性与翼伞单独工作时相似，中间的椭球翼面则用来减速，弥补翼伞减速作用有限的不足。通过两种结构的组合，椭球混合伞具有很好的滑翔性能以及可控性，同时在回收过程中减速作用明显。

在图2中显示出了椭球混合伞升阻力系数随迎角的变化规律。本实施例中椭球混合伞的结构，在icem软件中完成网格划分并在fluent软件中进行数值仿真，并根据不同迎角下该椭球混合伞的升力系数和阻力系数绘制曲线，分析升阻特性是否满足回收要求。当迎角大于0°后，椭球混合伞升力系数和阻力系数都随着迎角的增加而增大，线性度较好，曲线变化规律满足设计要求，同时迎角在8°时，椭球混合伞升阻比达到最大值3.47，这一升阻比的椭球混合伞结构具有优良的滑翔性能，满足某型航天器助推器回收过程中的要求。