[发明专利]一种空投装备气囊缓冲系统的仿真设计方法

权利要求书

1.一种空投装备气囊缓冲系统的仿真设计方法，其特征在于，该方法包括空投装备气囊缓冲系统的仿真计算和空投装备气囊缓冲系统的参数匹配设计；

所述空投装备气囊缓冲系统的仿真计算包括如下步骤：

A．建立单气室气囊的解析模型：将单气室气囊简化为带有排气口的活塞汽缸，利用气体热力学基本理论推导出气囊的排气口流量方程，在此基础上建立了单气室气囊的解析模型；

B．建立双气室气囊的解析模型：所述双气室气囊包括主气囊和辅气囊，主气囊与辅气囊相互连通；先推导出主气囊的排气口流量方程和辅气囊的排气口流量方程，再利用辅气囊内气体质量等于主气囊排入辅气囊的空气的质量与辅气囊向大气排出空气的质量之差的关系，建立双气室气囊的解析模型；

C．通过计算机建立单气室气囊和双气室气囊的仿真模型；

D．计算机分别获得单气室气囊和双气室气囊的仿真模型的输入参数，所述单气室气囊的仿真模型的输入参数包括：气囊底面积、气囊高度、着陆初速度、排气口面积、外界温度、初始压强和载荷质量，所述双气室气囊的仿真模型的输入参数包括气囊底面积、气囊高度、着陆初速度、主气囊排气口面积、辅气囊排气口面积、外界温度、初始压强、载荷质量、辅气囊体积与主气囊体积之比；

E．计算机分别对单气室气囊及双气室气囊的仿真模型进行求解，得到空投装备气囊缓冲系统的缓冲特性曲线及空投装备的最大加速度和最大着陆末速度；

所述空投装备气囊缓冲系统的参数匹配设计包括如下步骤：

A. 建立单气室气囊的无量纲解析模型；

B. 通过计算机建立单气室气囊的无量纲仿真模型；

C. 根据设计要求，计算机获得无量纲仿真模型的输入参数，所述输入参数包括载荷质量、最大加速度、着陆初速度、最大着陆末速度及气囊底面积；

D. 计算机对无量纲仿真模型进行求解，得到气囊设计的结构参数，所述结构参数包括排气口面积和气囊高度；

E. 计算机对结构参数的匹配设计结果进行仿真验证, 验证结构参数的合理性。

2.根据权利要求1所述的空投装备气囊缓冲系统的仿真设计方法，其特征在于：所述排气口流量方程为：                                                

，式中为排气口气体流量变化率；P为气囊内气体压强；为气囊外大气压强；为空气的绝热指数； R为热力学气体常数；为气囊内气体初始绝对温度；为气囊内气体初始压强；K为流量系数；为排气孔面积。

3.根据权利要求1所述的空投装备气囊缓冲系统的仿真设计方法，其特征在于：所述空投装备气囊缓冲系统的参数匹配设计中的气囊的无量纲解析模型为：

，式中y表示任意时刻气囊高度与气囊初始高度的比值；T表示无量纲时间参量；表示气囊内压强与外界大气压的比值；H表示无量纲气囊高度参量；Z表示无量纲气囊载荷参量；B为无量纲气囊排气口参量； 、、为关于的无量纲参量，具体公式为：；；。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的空投装备气囊缓冲系统的仿真设计方法，其特征在于：所述计算机为设置有MATLAB软件的计算机。