一种带条伞最小收口比的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航天器用降落伞技术领域，特别是一种带条伞最小收口比的确定方 法。
【背景技术】
[0002] 降落伞收口技术是减小大载荷体在高速条件下开伞的开伞动载最有效的方法。对 于高速条件下开伞的大面积带条伞来说，逐级增加带条伞阻力面积的多级收口技术在减小 载荷体开伞动载、降低伞的结构强度要求、增加伞的稳定性等方面有着显著效果，而最小收 口比则是初级收口设计的重要依据。收口比过小，伞衣进气量太少，很难形成稳定的气动外 形，无法对载荷体形成稳定的气动力；收口比过大，后面各级收口比可选范围变窄，难以达 到有效减载和优化设计的目的。目前最小收口比的确定尚缺乏有效的试验数据和理论分析 成果作为支持，对收口比进行优化从而实现对降落伞整体设计的优化难于进行。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种确定带条伞最小收 口比的方法，为工程应用多级收口技术时确定各级收口比提供了参考依据。
[0004] 本发明的技术解决方案是：一种带条伞最小收口比的确定方法，包括如下步骤：
[0005] (1)根据带条伞结构尺寸、材料、当前收口比和给定动压建立带条伞模型后进行仿 真，获取带条伞伞衣不同部位随时间变化的数据，将带条伞顶孔圆周上两个初始位置信息 关于带条伞中轴线对称的部位作为一组数据点，共选取A组数据点，并计算第i组数据点内 两个数据点的距离为Di(t)，其中，i= 1，2, 3…A，t为计算两点距离的时刻且为有限个；所 述初始位置信息为带条伞伞衣不同部位在仿真开始时的位置信息；
[0006] (2)分别截取Djt)曲线上稳定过程的时间段后记为A心，计算A个A&的算术 平均值并记为At，计算At内任一时刻进气口当量直径D_(t)和稳定过程的进气口当量 直径均值D_:
【主权项】
1. 一种带条伞最小收口比的确定方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 根据带条伞结构尺寸、材料、当前收口比和给定动压建立带条伞模型后进行仿真， 获取带条伞伞衣不同部位随时间变化的数据，将带条伞顶孔圆周上两个初始位置信息关于 带条伞中轴线对称的部位作为一组数据点，共选取A组数据点，并计算第i组数据点内两个 数据点的距离为D i (t)，其中，i = 1，2, 3…A，t为计算两点距离的时刻且为有限个；所述初 始位置信息为带条伞伞衣不同部位在仿真开始时的位置信息； (2) 分别截取Di (t)曲线上稳定过程的时间段后记为Ati，计算A个Ati的算术平均 值并记为At，计算At内任一时刻进气口当量直径1)_(〇和稳定过程的进气口当量直径 均值D ave:
其中
为稳定过程时间段均值Λ t内nt个时刻D _(t)的取值之和； (3) 计算稳定过程的时间均方差％和时间变异系数Ct:
其中，nt为稳定过程时间段均值At内数据点对应的时刻的个数， 稳定过程时间段均值At内nt个时刻对应的（Dave-Draiu(t)) 2的和； (4) 计算A组伞衣不同部位随时间变化数据的空间均方差〇p(t)为
然后计算稳定过程时间段均值At内nt个时刻A组伞衣不同部位随时间变化的数据 的平均空间均方差为
(5) 计算伞衣外形稳定性判定因子S为 S = C1 · Ct+C2 · Cp 并进行判断，其中，CpC2为权因子； (6)如果
I则当前收口比为当前工况下试验带条伞的最小收口比并 输出，如果
，则增大当前收口比并重复步骤（1)-步骤（5)直至计算得到最小收 口比，如男
，则减小当前收口比并重复步骤（1)-步骤（5)直至计算得到最小 收口比。
2. 根据权利要求1所述的一种带条伞最小收口比的判定方法，其特征在于：所述的步 骤（2)中Ati的计算方法为：对于获得的D i (t)，从t = O开始沿时间轴正方向查找第一 个周期曲线段，记该段曲线起始时刻估计值为tstd= t std(l，时间长度估计值为Tf= T f(l，取 该段曲线的时间均值并记为g，取第二个周期曲线段[tstd+Tf，tstd+2T f]的时间均值，记为 ￥b ,若
则认为当前tstd即是带条伞进入稳态周期段的起始时刻且稳态周期段 周期为Tf，并取当前tstd到Di⑴曲线末端的时长为At，否则取T f= 1.05Tf重复上述过 程直至满足上述判断条件，若计算过程中Tf值大于1. 5倍T f(l，则重取Tf = T f(l，并令tstd = tstd+Tf，继续计算直至满足上述判断条件。
3. 根据权利要求1或2所述的一种带条伞最小收口比的判定方法，其特征在于：所述 的步骤（1)中A彡4。
【专利摘要】一种带条伞最小收口比的确定方法，首先利用带条伞衣顶孔位置的数据点数据，计算得到多组关于降落伞中轴对称的测量点间的相对距离，并将之定义为伞衣顶孔的表观直径；然后根据表观直径分别计算带条伞的时间变异系数和空间变异系数并组合成伞衣充气的稳定性判定因子；最后根据稳定性判定因子的取值对带条伞的稳定性和收口比情况做出判定，确定带条伞的最小收口比。本发明根据伞衣的动态几何构型得到顶孔位置的数据点数据，进而判定和计算最小收口比，填补了目前关于降落伞最小收口比理论研究方面的空白，并且可操作性较强，简洁实用，能够应用于工程实践中。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104750930
【申请号】CN201510145150
【发明人】张宇, 余莉, 甘和麟, 杨雪, 吴卓
【申请人】北京空间机电研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月30日