[发明专利]一种反映降落伞结构透气性的气动性能预测方法

说明书

本发明涉及一种反映降落伞结构透气性的气动性能预测方法，仅需在通用降落伞气动外形的基础上，分块建立伞衣结构模型，织物透气量及完全开孔部位的结构透气量均用相对透气率表示，基于多孔介质理论将相对透气率由透气性系数表示。在此基础上，建立透气域流场模型，其透气域厚度由射流理论确定。之后，通过对透气域流场模型和一般域流场模型的数值计算，实现对降落伞气动性能的预测。上述方法不仅可以方便地调节伞衣各部位的织物透气性，更重要的是不需要对各类开缝降落伞进行重新建模，极大地提高了建模效率，对降落伞气动性能预测及优化设计具有极其重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种反映降落伞结构透气性的气动性能预测方法，属于降落伞局部气动性能测试技术领域。

背景技术

为提高稳定性、降低开伞动载、提高操纵滑翔性能，降落伞上常开有一定的结构透气孔。而降落伞的开缝部位及开缝方式多种多样：有经向开缝、纬向开缝、对称开缝与非对称开缝。结构透气孔对降落伞的气动性能(如阻力系数、稳定性、开伞性能)有较大的影响(甘和麟,荣伟.环帆伞可变参数对设计偏差的灵敏度分析[J].航天返回与遥感,2014,35(02):14-24)。目前对降落伞气动性能的理论预测主要是基于计算流体力学求解N-S方程来实现(McQuilling,M.W.and Potvin J.“CFD Simulations of a Double-AnnulusParachute System for Cargo Airdrops,Using Inflated Shapes Informed byPhotogrammetry”,23rd AIAA Aerodynamic Decelerator Systems TechnologyConference in Daytona Beach,the American Institute ofAeronauticsandAstronautics,Virginia,AIAA2015-2169,pp.1-10)，上述方法没有考虑织物的透气性，存在极大的误差。

为充分模拟伞衣织物材料的透气性能，后来有学者分别采用多孔介质跳跃模型(陈晓东,周云成,王德鹏.叠层织物透气性的宏观流体分析[J].毛纺科技,2016,44(05):5-8)、织物透气域流场模型(Zheng G.,Richard D.Charles,and Xiaolin L.(2017).“Numerical Modeling ofFlow Through Porous Fabric Surface in ParachuteSimulation”,AIAA Journal,Vol.55,No.2,pp.686-690)对含有织物透气的降落伞开展数值模拟，提高了气动性能分析的精度，但并没有给出透气域的确定方法。尤其值得说明的是，上述方法仅仅是为了更为准确地模拟伞衣的织物透气性，对于伞衣结构开孔，必需建立真实开孔状态的伞衣模型。在设计过程中，如果需要调整伞衣开孔位置或开孔面积，每做一次改变都需要重新建模，大大增加了建模工作量，降低了设计分析的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种反映降落伞结构透气性的气动性能预测方法，针对不同部位的开孔伞衣，不需要重新进行结构建模，能够准确考虑结构透气性和不同部位材料透气性能，从而提高降落伞优化设计的效率。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种反映降落伞结构透气性的气动性能预测方法，用于针对伞衣幅的结构特点分块作为待预测对象，并建立计算模型进行气动性能预测，包括如下步骤：

步骤A.根据相对透气率获得待预测对象织物透气性能的粘性系数理论值a与惯性系数理论值b，然后进入步骤B；

步骤B.根据待预测对象织物理论厚度δ与待预测对象织物预设实际厚度e的比值，获得待预测对象织物理论实际比例k，然后进入步骤C；

步骤C.根据待预测对象织物理论实际比例k，结合a、b值获得待预测对象织物透气性能粘性系数实际值a'和惯性系数实际值b'，然后进入步骤D；