[發明專利]一種降落傘柔性繩帶阻尼系數的獲取方法

在審

• 申請號: 202011181326.0
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112395697A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 黃明星;王文強;李健;蔣偉;吳卓;何青松;王立武;房冠輝;張文博;黃偉
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

一種降落傘柔性繩帶阻尼系數的獲取方法，屬于航空航天氣動減速技術領域。本發明包括：首先對降落傘繩帶進行靜態拉伸試驗，獲取繩帶的斷裂伸長率和該長度下剛度，然后進行降落傘繩帶的沖墜試驗，根據降落傘繩帶的應用條件和斷裂伸長率，選取合適的配重和抬高高度，由拉力傳感器記錄降落傘繩帶在振動過程中載荷的變化曲線，根據載荷曲線衰減平均值，得到衰減周期。由沖墜試驗降落傘繩帶長度及靜態拉伸試驗繩帶長度及剛度，計算得到沖墜試驗中繩帶的剛度。結合載荷衰減周期及繩帶的剛度，獲取繩帶的阻尼系數。

技術領域

本發明涉及一種降落傘柔性繩帶阻尼系數的獲取方法，屬于航空航天氣動減速技術領域。

背景技術

在航空航天領域，降落傘是一種氣動減速和穩定的裝置。降落傘由傘衣、徑向帶、傘繩、連接帶、吊帶等組成。工作前包裝在傘包內，經過拉直及充氣過程產生氣動阻力，氣動阻力由傘衣傳導至徑向帶、傘繩、連接帶及吊帶，最后傳遞給回收艙，實現回收艙的姿態穩定或減速功能。在降落傘剛充滿時，氣動阻力迅速增加，降落傘和回收艙發生震蕩，震蕩過程不僅降落傘與回收艙的姿態發生變化，降落傘繩帶中的載荷也產生明顯變化，這均與降落傘繩帶的剛度和阻尼系數緊密相關，降落傘開傘后，如遇到風場干擾，降落傘及回收艙的姿態也會發生變化，為了獲取各種條件下降落傘及回收艙的姿態響應和降落傘繩帶的載荷響應，必須準確的獲取降落傘繩帶的阻尼系數。

另外，在其它應用繩帶結構而且對繩帶載荷敏感的領域，同樣需要獲取繩帶的阻尼系數。

柔性繩帶不同剛性結構，其只能承受拉力，在柔性繩帶的振動過程中，只有繩帶伸長時才滿足粘性阻尼系統的自由振動規律。

目前柔性繩帶的阻尼系數一般通過經驗估算、仿真計算、試驗法得到。其中，經驗估算時，一般取為繩帶剛度的常數倍，估算值誤差較大，需要進一步驗證。在仿真計算中，難以對降落傘繩帶進行高精度微觀結構的建模分析，計算結果可信度不高。目前有學者使用位移試驗法，將繩帶繃緊后，施加激勵，根據攝像機記錄的繩帶振動位移計算其阻尼系數，該方法中需要高速高分辨率攝像機，而且需要手動從圖像中識別繩帶的位置，計算過程較為復雜，誤差較大。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種降落傘柔性繩帶阻尼系數的獲取方法，通過對降落傘繩帶進行沖墜試驗，獲取沖墜過程中繩帶載荷的衰減周期，結合繩帶載荷的衰減周期和剛度，得到降落傘繩帶阻尼的計算方法。

本發明的技術解決方案是：一種降落傘柔性繩帶阻尼系數的獲取方法，包括如下步驟：

通過降落傘繩帶靜態拉伸試驗，獲取靜態拉伸試驗降落傘繩帶的試驗長度、斷裂伸長率和剛度；

選定合適的配重和抬高高度，進行降落傘繩帶的沖墜試驗，獲取繩帶振動過程中的載荷衰減周期；

根據沖墜試驗中降落傘繩帶的長度，計算得到進行沖墜試驗降落傘繩帶的剛度；

根據單自由度粘性阻尼系統自由振動的運動方程，結合降落傘繩帶的剛度和載荷衰減周期，得到降落傘繩帶的阻尼系數。

進一步地，所述進行在降落傘繩帶的沖墜試驗包括如下步驟：

選取質量為m₁的配重，降降落傘繩帶一端固定，另一端連接配重；

將配重抬高至高度h₁；高度h₁為釋放配重后，降落傘繩帶自由下落直至開始受力時的距離；

釋放配重，使用拉力傳感器記錄繩帶載荷變化曲線，從繩帶載荷變化曲線中讀取N個載荷波峰時間寬度分別為t₁、t₂、……t_N，其中N大于3。