[發明專利]一種球面開縫降落傘及其結構設計方法

有效

• 申請號: 201410585104.3
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104354868A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 梁艷;李健
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: B64D17/02
• 分類號: B64D17/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 莊恒玲

技術領域

本發明屬于航天進入、減速與著陸(EDL)技術領域，具體地，涉及一種應用于超音速低密度開傘環境的球面開縫降落傘及其結構設計方法。

背景技術

隨著深空探測技術的迅速發展，針對具有稀薄大氣行星(例如火星)的EDL技術已成為研究熱點和難點，這其中，超音速低密度降落傘減速技術是一項核心技術。截止目前，適用于超音速低密度開傘環境下的降落傘傘型包括盤縫帶傘、改進的環帆傘、十字傘等。十字型傘雖然具有最大的單位阻力面積，但是，隨著開傘速度的增大，十字型傘會出現較大的振動，穩定性較差；在超音速、低動壓條件下改進環帆傘的開傘充氣性能、阻力性能比盤縫帶傘較差。盤縫帶傘是工程實際中應用最廣泛的超音速低密度降落傘傘型。

目前，盤縫帶傘按照結構形式分為Viking型、MPF型兩種傘型，二者傘衣的盤帶面積比不同，減速性能也有顯著不同：Viking型盤縫帶傘的盤帶面積比約為53:35，阻力系數較高(≈0.67)，穩定性偏弱；MPF型盤縫帶傘的盤帶面積比約為38:52，阻力系數較小(≈0.43)，穩定性較好。

超音速條件下，盤縫帶傘同其他密實織物傘型一樣，面臨傘衣的“呼吸”、顫振等問題，會對傘衣底邊造成結構破壞、燒蝕。

發明內容

本發明的目的是要解決現有背景技術的傘衣應力分布不均勻、阻力系數低、抗顫振性能差等問題，為解決上述問題，本發明采用成形幅密實織物傘衣，設置寬縫達到一定結構透氣量，從而實現阻力系數高、穩定性強，具有抗顫振性的超音速低密度傘。

根據本發明的技術方案包括：

根據本發明的一個方面，其提供了一種球面開縫降落傘，包括傘衣和傘繩，其中，傘衣整體上為中心角為210°的球面，傘衣分為上、中、下三部分，上部為盤，下部為帶，中間部分為寬縫，其中，寬縫將盤和帶隔開，并且寬縫的下邊緣處于球面最大直徑處；盤的頂部具有頂孔；盤頂部的頂孔沿其周向邊緣設置有頂孔加強帶；盤的下邊緣和帶的上邊緣分別具有沿其周向延伸的緯向帶；帶的下邊緣具有底邊加強帶；傘衣上具有呈輻射狀從頂孔沿盤和帶延伸至帶下邊緣的多個徑向帶；傘繩的數量與傘衣上的徑向帶的數量相同，并且，每根傘繩的一端連接至徑向帶，多根傘繩的另一端匯交于一點，連接至待吊物體。

進一步地，傘衣由多個傘衣幅拼縫而成，傘衣上的徑向帶設置在相鄰兩個傘衣幅之間。

進一步地，頂孔中設置有沿其徑向布置的頂孔繩；并且每根傘繩的一端連接至相應的徑向帶的底端，或者沿著相應的徑向帶延伸至頂孔加強帶。

進一步地，每兩根關于頂孔中心對稱的傘繩沿著相應的徑向帶連續跨頂孔一體化連接。

根據本發明的另一方面，其提供了一種用于如前所述的球面開縫降落傘的結構設計方法，包括

(1)名義面積A₀根據下面的公式確定：

A0=CACd;]]>

上式中，CA為阻力面積，其中，mg為待吊物體的重量，υ為待吊物體的著陸速度，ρ為大氣密度；

C_d為阻力系數，參照具有相同的盤帶面積比的盤縫帶傘的阻力系數；

(2)名義直徑D₀根據下面的公式確定:

D0=4A0π;]]>

(3)投影直徑D_p等于球面直徑D_c，根據下面的公式確定：

(4)傘衣幅數N根據下面的公式確定：N＝4D₀+(7～8)，其中，N取大于5的偶數；

(5)傘繩數量與傘衣幅數相等，傘繩的長度L_l根據下面的公式確定：L_l＝2D₀；