[發(fā)明專利]一種底邊鋸齒形降落傘及其結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

有效

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• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104354869A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁艷;李健
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: B64D17/02
• 分類號: B64D17/02;B64D17/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 莊恒玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天進入、減速與著陸(EDL)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種應(yīng)用于超音速低密度開傘環(huán)境的降落傘。

背景技術(shù)

隨著深空探測技術(shù)的迅速發(fā)展，針對具有稀薄大氣行星(例如火星)的EDL技術(shù)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(shù)是一項核心技術(shù)。截止目前，適用于超音速低密度開傘環(huán)境下的降落傘傘型包括盤縫帶傘、改進的環(huán)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(xiàn)較大的振動，穩(wěn)定性較差；在超音速、低動壓條件下改進環(huán)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(shù)較高(≈0.67)，穩(wěn)定性偏弱；MPF型盤縫帶傘的盤帶面積比約為38:52，阻力系數(shù)較小(≈0.43)，穩(wěn)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(jié)構(gòu)破壞、燒蝕。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有降落傘在超音速條件下的抗顫振性能差的問題，提供一種底邊鋸齒形降落傘及其結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。本發(fā)明采用傘衣底邊流線型設(shè)計，傘衣底部與傘繩連接處呈鋸齒狀，形成流線型結(jié)構(gòu)，從而能夠適應(yīng)超音速顫振，減小顫振對傘衣底邊造成的應(yīng)力集中。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其提供了一種底邊鋸齒形降落傘，包括傘衣和傘繩，其中，

傘衣分為上、中、下三部分，上部為盤，盤的頂部具有頂孔，盤在平面展開狀態(tài)下為中部具有孔的圓形結(jié)構(gòu)；下部為帶，帶在平面展開狀態(tài)下為一個長邊呈鋸齒形的矩形結(jié)構(gòu)；中間部分為寬縫，其將盤和帶垂直隔開；

盤頂部的頂孔沿其周向邊緣設(shè)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；帶的鋸齒形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底部的鋸齒形邊的齒尖部的多個徑向帶；

傘繩的數(shù)量與傘衣上的徑向帶的數(shù)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(shè)置在相鄰兩個傘衣幅之間。

進一步地，頂孔中設(shè)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(yīng)的徑向帶的底端，或者沿著相應(yīng)的徑向帶延伸至頂孔加強帶。

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

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其提供了一種用于前述的底邊鋸齒形降落傘的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其中，

(1)名義面積A₀根據(jù)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(shù)，參照具有相同的盤帶面積比的盤縫帶傘的阻力系數(shù)；

(2)名義直徑D₀根據(jù)下面的公式確定：

D0=4A0π;]]>

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

(4)傘繩數(shù)量與傘衣幅數(shù)相等，傘繩的長度L_l根據(jù)下面的公式確定：L_l＝1.7D₀；

(5)頂孔直徑根據(jù)下面的公式確定：