降落伞动态参数测试数据处理探讨

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降落伞论文——精选推荐

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组号:104降落伞在下降过程中安全性问题摘要本文针对降落伞安全性能的研究建立了竖直方向分段运动数学模型,并对降落伞的安全性能进行了研究分析。

首先,降落伞是利用空气阻力,依靠相对于空气运动充气展开的可展式气动力减速器,所以依据空气密度关于高度的关系、空气阻力与面积的关系、阻尼特征值与下降位移的关系,对运动过程进行分析,受力分析中忽略了降落伞和附加物的重力,得到了伞的面积和伞绳最大拉力与跳伞高度的关系,进而对降落伞安全性能指标给予一定的参数对照。

其次,分阶段运动模型的建立。

第一阶段考虑人受到的阻力,引入了微积分法;第二阶段充气过程看作是球形充气模型,运用了充气距离法,考虑到此阶段空气阻力特征值的变化对其图像进行了最小二乘法拟合,而且人和降落伞在此阶段看作两个质点因此运用双质点运动模型,在四个运动阶段中都提出了适当的简化处理方法以便模型的求解。

再次,对模型求解并进行分析,通过求导、积分、Mat lab求解,得到了各阶段的运动方程,对方程变量的分析得到各参数对安全性能的影响。

最后,考虑到人员安全着陆因素,对降落伞的安全性能指标提出了一定的要求,并回归模型的结果进行比较,对模型进行检验,再结合实际降落伞的技术参数,对图示降落伞提出了参考性的改进的建议。

关键词:降落伞安全性能充气距离法最小二乘法拟合双质点运动模型一、问题的提出降落伞是利用空气阻力,依靠相对于空气运动充气展开的可展式气动力减速器,使人或物从空中安全降落到地面的一种航空工具。

假设在次反恐演习中,特种兵要进行跳伞行动。

降落伞的性能好坏直接关系到特种兵的安全,出于安全性的考虑,降落伞性能优劣的研究愈加重要。

要求:人体和伞衣之间由四根弹性绳连接,从一定高度处降落。

忽略降落伞的重力,考虑人体的重力、伞的空气阻力(与受力面积成正比),弹性绳的拉力。

通过合理假设和受力分析,建立人体竖直方向的运动模型,并得到相应的运动方程,并对系统的运动情况进行分析,分析该系统在何种条件下可以让人员安全降落,最后就所提出的安全条件进行可行性分析和评价。

航天器降落伞系统设计与优化

航天器降落伞系统设计与优化

航天器降落伞系统设计与优化导言:航天器的降落伞系统是确保航天器安全返回地面的重要组成部分。

设计合理且优化的降落伞系统不仅可以确保航天器的准确着陆,还可以降低着陆过程中的风险和损坏程度。

本文将探讨航天器降落伞系统的设计原理、重要参数以及优化方法。

1. 航天器降落伞系统的设计原理航天器降落伞系统的设计原理基于空气动力学和力学的基本原理。

当航天器脱离地球轨道进入大气层时,空气动力学效应开始起作用。

降落伞的设计可以通过控制空气动力学力量的作用来实现速度的减缓和航天器轨道的调整。

2. 降落伞系统的重要参数降落伞系统的设计涉及多个重要参数。

首先是降落伞的面积和形状。

降落伞的面积决定了对空气的阻力大小,而形状则决定了降落伞在下降过程中的稳定性。

其次是降落伞的材料和结构。

降落伞的材料需要具有足够的耐热性和强度,以承受高速下降过程中的热量和压力。

最后是降落伞的开启和折叠方式。

降落伞的开启方式需要确保快速而稳定地将降落伞打开,而折叠方式决定了降落伞在不运行时的占用空间大小。

3. 降落伞系统的优化方法降落伞系统的优化方法可以通过改变降落伞的设计参数和采用先进的技术手段来实现。

首先,可以通过对降落伞的形状和面积进行优化来改善其空气动力学性能。

例如,采用不对称的形状可以提供更好的稳定性,而增加面积可以增大阻力,从而减缓下降速度。

其次,可以采用先进的材料来提高降落伞的耐热性能和强度。

例如,使用热耐受性更强的聚酰亚胺材料可以保证降落伞在高温环境下的可靠性。

此外,可以采用智能材料和纳米材料来提高降落伞的性能和稳定性。

最后,可以通过采用自动化系统和智能控制算法来改进降落伞的开启和折叠方式。

例如,使用传感器和执行机构可以实现自动开启和折叠,从而提高系统的可靠性和效率。

4. 降落伞系统的应用领域航天器降落伞系统的应用广泛。

除了传统的航天器返回式卫星,降落伞系统也被用于载人航天器、无人机以及其他高空高速设备的着陆过程。

在载人航天器中,降落伞系统的设计对乘员的安全至关重要。

《降落伞》教学设计优秀5篇

《降落伞》教学设计优秀5篇

《降落伞》教学设计优秀5篇作为一名默默奉献的教育工作者,总不可避免地需要编写教学设计,教学设计一般包括教学目标、教学重难点、教学方法、教学步骤与时间分配等环节。

如何把教学设计做到重点突出呢?这里是作者漂亮的编辑帮助大家整编的《降落伞》教学设计优秀5篇,欢迎借鉴,希望对大家有所启发。

《降落伞》教学设计篇一教学内容:义务教育课程标准实验教课书大象版《科学》三年级上册第六单元《飘呀飘,飘下来》第二课《降落伞》。

教学目标1、通过指导学生探究降落伞的实践活动,使学生了解降落伞下落速度与降落伞的哪些因素有关系。

培养学生善于提出问题、合理地选择问题、积极地解决问题的科学探究能力。

2、开展学生独立的探究活动,并养成合作学习的习惯3、激发学生科学探究的兴趣,培养学生认真细致、实事求是的科学态度。

教学重点:在自主探究中发现降落伞的下落速度与伞面大小、伞绳长短、重物的轻重等诸多因素有关系。

教学准备:伞面,绳子,重量不同的重物,透明胶、剪刀教学课时:二课时教学过程:一课时一、激趣导入。

1谈话:如果一个鸡蛋直接从三楼掉下来,鸡蛋会怎样?你们有什么好的方法能让鸡蛋从三楼掉下去不坏吗?2、根据学生的回答揭示课题3、观察降落伞看看它由哪几部分组成?二、初步感知、动手实践。

1、学生自读“做个降落伞”,了解降落伞的制作方法及过程。

2、小组合作制作降落伞,教师巡视指导。

3、制作好降落伞的同学可以试着玩一玩降落伞,比一比,从同样的高度下降,谁的降落伞下降得较慢?三、观察与实验1、猜想:根据自转旋翼的知识,请同学们猜想一下,降落伞的下降的速度可能与那些因素有关?2:谈话:同学们的每一个猜想都值得去研究,那么怎样来验证我们的猜想呢?(实验)在实验之前还需要做好哪些准备工作呢?3、引导学生对以上猜想进行验证,教师做适当的`指导。

四、表达与交流。

1、学生交流:请学生交流研究的问题,过程和自己的发现。

2、师生小结:影响降落伞的下降速度快慢的因素有那些?3、想一想:除了降落伞以外,还有什么物体也在空中飘?他们有什么共同特点?五、拓展延伸。

小学综合实践《小小降落伞》教案

小学综合实践《小小降落伞》教案

小学综合实践《小小降落伞》教案小学综合实践教案:《小小降落伞》引言:综合实践课程是小学教育中的一门重要课程,旨在通过实际操作和体验,培养学生综合素质和实践能力。

本教案将以小学综合实践课的一个重要活动——《小小降落伞》为主题,设计一堂生动有趣且具备教育意义的综合实践课。

一、课程目标:1. 了解基本物理原理,如重力、空气阻力等。

2. 开发学生的创造思维和实践能力。

3. 培养学生的团队合作和交流能力。

4. 培养学生的观察、分析和解决问题的能力。

二、课程内容:1. 理论讲解引导学生了解物理原理,讲解重力和空气阻力对物体的影响。

通过图示和简单实验,引导学生理解这些概念的意义和作用。

2. 制作降落伞a. 团队合作:将学生分为小组,每个小组由4-6名学生组成。

激发学生的合作意识和团队精神。

b. 制作材料:提供塑料袋、线、剪刀等基本材料。

鼓励学生自行设计和选择材料。

c. 制作过程:指导学生根据要求制作降落伞,并鼓励学生通过不同的设计和尺寸进行实验。

d. 理想降落伞:引导学生思考,讨论并尝试制作最优的降落伞,即能最慢速度、稳定地落地。

3. 测试和实验a. 测量落地时间:引导学生使用计时器测量不同降落伞的落地时间,并记录数据。

b. 观察与分析:帮助学生观察、分析和比较数据,发现降落伞大小、质量和材料对降落速度的影响。

4. 结果总结a. 学生报告:每个小组向全班展示和讲解他们的设计和实验结果。

b. 结果总结:引导学生总结实验结果,探讨最佳降落伞设计的特征和影响因素,并与实际的物理原理进行联系。

三、教学重点:1. 培养学生的实践能力,鼓励他们在一个真实的实验环境中进行设计、制作和测试。

2. 引导学生分析和解决问题的能力,促进科学思维的发展。

3. 培养学生的团队合作和交流能力,强调合作学习的重要性。

四、教学方法:1. 教师讲解和引导:通过简单易懂的语言,讲解物理原理和实验要求。

同时,引导学生观察、提问和发现问题。

2. 小组合作和探究:学生在小组内进行合作,设计和制作降落伞,并进行实验和数据收集。

航天器降落伞系统设计及性能试验研究

航天器降落伞系统设计及性能试验研究

航天器降落伞系统设计及性能试验研究在航天器返回大气层过程中,为了保证飞行器的安全着陆,需要设计合适的降落伞系统。

该系统的设计需要充分考虑降落地点、环境温度、空气动力学等因素,并通过性能试验来验证其可行性,确保航天器能够安全降落。

一、设计航天器降落伞系统航天器降落伞系统主要由降落伞、支撑系统和控制系统三个部分组成。

其中,降落伞的设计是系统的重中之重。

降落伞的大小、形状、材料、数目、布局、抗风性能等需要考虑多种因素。

1.降落伞大小降落伞大小的决定需要考虑到航天器的重量和体积,以及下降速度和地面风速等因素。

一般来说,降落伞面积越大,降落速度越慢,降落伞就越能起到缓冲作用。

2.降落伞形状降落伞的形状通常分为球形、锥形、碟形、及圆锥形等多种形式。

对于球形降落伞适用于较小的航天器,其优点在于轻便易于操作,缺点在于下降速度较大。

锥形降落伞则适用于中小型航天器,下降速度较慢,但操作复杂。

对于大型航天器,常使用与碟形旋转降落伞,其操控性能优越,但总重量相对较大。

3.降落伞材料降落伞的材料通常使用帆布、尼龙、聚酯纤维等多种材料。

需要考虑的因素包括强度、重量、柔软度、抗风性能等。

一般来说,尼龙材料较为常用,其优势在于轻便、柔软度高、耐撕裂性能强等。

4.降落伞数目降落伞数量的决定需要考虑到航天器的重量和体积、操控性能、抗风性能等诸多因素。

一般来说,降落伞数量越多,能够起到减缓下降速度的作用,但是也增加了操作和操控的难度。

5.降落伞布局降落伞的布局需要根据航天器的设计和重心位置来决定。

布局合理的降落伞能够有效地控制飞行器的姿态,确保降落伞系统的可行性。

6.降落伞抗风性能降落伞使用过程中需要考虑到地面风力的影响,对其进行一定的抗风性能设计。

在设计过程中,需要模拟不同风力条件下的降落伞受力状态,以保证降落伞系统在异常环境下能够按照预定方案进行降落。

二、航天器降落伞系统性能试验为了确保航天器降落伞系统的可靠性和安全性,需要进行性能试验。

降落伞系统动力学建模与综合仿真

降落伞系统动力学建模与综合仿真

降落伞系统动力学建模与综合仿真引言降落伞系统是一种常用的空中投送和紧急救援装备。

为了确保降落伞系统的安全和可靠性,需要进行动力学建模与综合仿真研究。

本文将介绍降落伞系统动力学建模的基本原理和方法,并探讨综合仿真在降落伞系统设计和优化中的应用。

一、降落伞系统动力学建模降落伞系统动力学建模是研究降落伞在空中运动过程中的力学特性和运动规律。

一般来说,降落伞系统可以分为降落伞、连接系统和载人系统三个部分。

1. 降落伞部分降落伞的运动可以由牛顿运动定律描述。

降落伞受到重力、空气阻力和其他外力的作用。

重力是降落伞系统的主要驱动力,空气阻力则是主要的阻力。

空气阻力与速度的平方成正比,与降落伞的形状、面积和材料特性有关。

其他外力包括风力、气流等。

2. 连接系统部分连接系统包括降落伞与载人系统之间的连接装置。

连接装置的刚度、长度和质量等特性会影响降落伞系统的运动特性。

连接系统还可以包括降落伞的展开和收拢机构,这也是降落伞系统动力学建模的重要部分。

3. 载人系统部分载人系统是降落伞系统的核心部分,包括载人舱、座椅和安全装备等。

载人系统的质量和结构会对降落伞系统的动力学特性产生影响。

此外,载人系统还需要考虑人体的重心、姿态和运动特性等。

二、综合仿真在降落伞系统设计中的应用综合仿真是指将不同的模型和算法相结合,模拟和分析降落伞系统在不同工况下的运动特性。

综合仿真可以帮助工程师优化降落伞系统的设计,提高其安全性和性能。

1. 动力学仿真动力学仿真是根据降落伞系统的动力学模型,模拟和分析降落伞在不同环境条件下的运动特性。

通过动力学仿真,可以评估降落伞系统在不同风速、高度和负载条件下的稳定性和控制性能。

2. 结构分析仿真结构分析仿真是对降落伞系统的结构进行力学分析和优化。

通过结构分析仿真,可以评估降落伞系统在不同载荷条件下的强度、刚度和疲劳寿命等。

同时,还可以优化降落伞系统的结构参数,提高其性能和可靠性。

3. 控制系统仿真控制系统仿真是对降落伞系统的控制系统进行建模和仿真。

飞行器降落伞退役性能分析

飞行器降落伞退役性能分析

飞行器降落伞退役性能分析飞行器降落伞是飞行器必备的安全装备之一,常用于宇航员返回、飞机紧急降落等情况。

然而,降落伞的退役性能也是极为重要的,因为任何一个飞行器降落伞间谍安全性能问题都有可能导致灾难性的后果。

本文将对飞行器降落伞的退役性能进行分析,探讨其可能存在的问题。

一、退役性能分析方法飞行器降落伞的退役性能分析通常需要借助于实验设备和数值计算方法。

实验设备包括拖放试验与降落试验两部分。

拖放试验可以帮助我们了解降落伞在空气中的运动特性,降落试验则可以帮助我们评估降落伞的降落性能。

数值计算方法主要包括数值模拟与解析计算两种。

数值模拟可以预测降落伞在不同状态下运动的情况,而解析计算则可以帮助我们验证实验结果和数值模拟的正确性。

二、降落伞退役性能问题在对降落伞的退役性能进行分析后,我们发现存在三个主要问题。

1. 静态不稳定性当降落伞在下降过程中受到摆动或风力的影响时,容易出现静态不稳定性的问题。

这种情况下,降落伞会出现旋转或抖动,降落点也可能会发生偏移。

降落伞的静态不稳定性问题需要通过改进降落伞的设计和制造工艺来解决。

2. 动态不稳定性动态不稳定性是指降落伞在下降过程中,受到空气动力学力影响出现的不稳定运动。

在升力系数超过某个阈值时,动态不稳定性问题通常会出现。

这种不稳定性会导致降落伞的运动变得不可控,增加降落伞对飞行器的危害性。

3. 结构失效降落伞的结构失效是指在降落过程中,由于网织布或撑杆断裂等原因,降落伞无法承受负荷而损坏的情况。

对于宇航员返回飞行器的降落伞,结构失效将会对宇航员的生命安全造成威胁。

三、降落伞退役性能提升措施针对以上存在的问题,我们可以采取以下措施来提升降落伞的退役性能。

1. 优化降落伞的设计和制造工艺,提升降落伞的静态稳定性。

2. 降低空气动力学力对降落伞的影响,提升降落伞的动态稳定性。

3. 在降落伞的承载部件上设置应力传感器,实时监测降落伞的负荷和受力情况,预测结构失效的概率。

航天器降落伞系统仿真与动力学分析

航天器降落伞系统仿真与动力学分析

航天器降落伞系统仿真与动力学分析航天器降落伞系统是航天任务中至关重要的组成部分,它在返回地球大气层时起到减速和稳定航天器姿态的作用。

为了确保降落伞系统能够可靠地起作用,仿真与动力学分析是必不可少的工具。

本文将探索航天器降落伞系统仿真与动力学分析的关键步骤和方法。

首先,为了进行仿真与动力学分析,需要确定必要的输入参数。

这些参数包括航天器的质量、重心位置、绳索长度、降落伞展开时间和风速等。

质量和重心位置的准确度对于系统的稳定性和性能至关重要,因此需要使用精确的测量方法进行确定。

此外,风速的准确度也对系统的表现有着重要影响,因为它会直接影响到降落伞的运动状态。

其次,进行降落伞系统的仿真模型建立。

仿真模型可以基于计算流体力学(CFD)原理进行建立,同时考虑到重力、空气动力学、质量和绳索的力。

通过建立数学模型,可以模拟降落伞的展开、下降阶段和降落过程,并计算降落过程中的速度、位置和姿态参数。

然后,对仿真模型进行验证。

验证是确保模型准确性和可靠性的重要步骤。

通过与实际航天器降落伞试验数据进行对比,可以评估仿真模型的准确性,并对模型进行修正和优化。

这样可以提高仿真模型的预测能力,使其更贴近实际降落伞系统的表现。

在对航天器降落伞系统进行仿真与动力学分析时,还需要考虑各种影响因素的综合作用。

比如,空气湍流、气压和温度的变化会直接影响到降落伞的性能和性能。

此外,降落伞系统在不同的重力环境下也可能表现出不同的性能。

除了基本的仿真与动力学分析外,还可以使用进阶的方法来进一步优化航天器降落伞系统的性能。

例如,可以应用控制理论来设计自适应控制算法,以实现降落伞系统的稳定性和减速性能的最优化。

此外,也可以考虑使用先进的材料和结构设计来提高降落伞的耐用性和抗风性能。

总之,航天器降落伞系统仿真与动力学分析对于确保航天任务的成功非常重要。

通过准确确定输入参数、建立合理的仿真模型并进行有效的验证,可以优化降落伞系统的性能,并提高其稳定性和可靠性。

降落伞可靠性评定及其试验量决策

降落伞可靠性评定及其试验量决策
Bayes 公式 ,由验前可靠度 pdf 和成败型系统级空投
将强度试验信息作为降落伞的验前信息 , 则降落伞 的验前可靠度计算式为
R = Φ
μ x - μ y 2 2 σ σ + x y
( 2)
) 为标准正态分布函数 , 工程中应力均值 其中 , Φ( ・
2 μy 和方差σ y 已知 。强度试验获得 m 个强度数据
( 1)
9 L 2 μ 9 x
2
2
-
9 L μx 9 σ 9 x 9 L 2 σ 9 x
2
2
0 2m
sx
2
9 L μx 9 σ 9 x
=
( 7)
0
其中 , R 为降落伞可靠度 ,π( R ) 为降落伞验前可靠
其中 , E 表示取数学期望 。参数 μx 和σ 协 x 的方差 、
第6期
王 学等 : 降落伞可靠性评定及其试验量决策
3 降落伞可靠性评定及试验量决策
将式 ( 9) ~ ( 13) 代入式 ( 14) 可得到降落伞的验前可 靠度方差估计
[6 ]
根据 Fisher 信息矩阵的定义 阵的点估计为
^ I = E
,其 Fisher 信息矩
m 2 sx
由于降落伞的系统级空投试验数据信息为成败 型数据 ,根据 Bayes 方法共轭分布性质 ,若验前可靠 度 pdf 为贝塔分布 , 则验后可靠度 pdf 亦为贝塔分 布 。故假设降落伞验前可靠度 pdf 为贝塔分布 π( R ) = β( R ; a , b)
1960 年美国喷气式飞机公司提出了降落伞系
统可靠性评估方法
[1 ]
, 该方法通过引入操作可靠性
因子 ,构建了包含组件可靠性项和系统操作可靠性

初二物理降落伞实验课堂笔记2024人教版

初二物理降落伞实验课堂笔记2024人教版

初二物理降落伞实验课堂笔记2024人教版引言降落伞是一种利用空气阻力减缓物体下落速度的装置。

它在航空、航天、军事和救援等领域有着广泛的应用。

在初二物理课程中,我们通过制作和实验降落伞,深入了解了空气阻力、重力和运动的基本原理。

一.降落伞的基本原理降落伞的工作原理主要依靠空气阻力。

当降落伞展开时,伞面增大了物体的表面积,从而增加了空气阻力,减缓了物体的下落速度。

根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用力成正比,与质量成反比。

因此,降落伞通过增大空气阻力来减小物体的加速度,使其以较慢的速度安全着陆。

二.制作降落伞的材料和步骤材料:1.轻质布料(如尼龙布)2.细绳3.小重物(如砝码)4.剪刀5.尺子6.胶带步骤:1.制作伞面:将布料剪成一个正方形或圆形,确保边缘平整。

2.固定伞绳:在伞面的四个角(或圆周的等距点)打孔,穿过细绳并打结固定。

3.连接重物:将细绳的另一端绑在小重物上,确保连接牢固。

4.测试降落伞:从一定高度(如3米)处释放降落伞,观察其下落过程。

三.实验设计与数据记录在实验中,我们通过改变降落伞的伞面面积、伞绳长度和重物质量,探究这些因素对降落伞下落时间的影响。

实验变量:1.伞面面积:使用不同面积的伞面(如0.5平方米、1平方米、1.5平方米),观察其对下落时间的影响。

2.伞绳长度:使用不同长度的伞绳(如1米、1.5米、2米),记录下落时间。

3.重物质量:使用不同质量的重物(如20克、30克、40克),比较下落时间。

数据记录表:四.实验结果与分析通过实验数据分析,我们得出以下结论:1.伞面面积:伞面面积越大,降落伞在空中滞留的时间越长。

这是因为较大的伞面提供了更大的空气阻力,减缓了下落速度。

2.伞绳长度:伞绳长度对降落伞的下落时间影响不大。

在相同伞面面积和重物质量的情况下,伞绳长度的变化对下落时间的影响较小。

3.重物质量:重物质量越大,降落伞在空中滞留的时间越短。

较重的物体在重力作用下下落速度更快,因此滞留时间较短。

降落伞实验报告

降落伞实验报告

降落伞实验报告降落伞实验报告引言:降落伞是一种广泛应用于航空、航天和运动领域的装备。

它通过利用空气阻力来减缓下降速度,使人或物体能够安全地降落。

本实验旨在探究降落伞的原理和性能,并通过实际操作验证其有效性。

实验目的:1. 理解降落伞的工作原理。

2. 了解降落伞的结构和材料。

3. 探究降落伞的性能与其设计参数之间的关系。

4. 验证降落伞在不同条件下的实际效果。

实验材料和方法:1. 降落伞:选择一款标准的降落伞,确保其结构完整且无损。

2. 高处平台:选择一个高处平台,确保实验的安全性。

3. 测量工具:使用计时器和测距仪等工具,准确记录实验数据。

实验过程:1. 实验前准备:检查降落伞的结构和材料,确保其完好无损。

确定实验的高度和距离,并进行相应的安全措施。

2. 实验一:从高处平台上将降落伞自由下落,记录下落时间和距离。

3. 实验二:在实验一的基础上,增加降落伞的重量,再次进行自由下落实验,记录数据。

4. 实验三:在实验一的基础上,增加降落伞的面积,再次进行自由下落实验,记录数据。

5. 实验四:在实验一的基础上,调整降落伞的形状,再次进行自由下落实验,记录数据。

实验结果与分析:1. 实验一的结果显示,降落伞的下落时间和距离与高度成正比关系。

这是因为在自由下落过程中,降落伞受到空气阻力的作用,减缓了下降速度,导致下落时间和距离增加。

2. 实验二的结果显示,在增加降落伞的重量后,下落时间和距离都增加了。

这是因为增加了降落伞的质量,增加了空气阻力对其的作用力,使得下降速度减慢。

3. 实验三的结果显示,增加降落伞的面积后,下落时间和距离均减少。

这是因为增加了降落伞的面积,增加了空气阻力的作用面积,使得下降速度增加。

4. 实验四的结果显示,调整降落伞的形状对下落时间和距离没有明显影响。

这是因为降落伞的形状对其下降速度的影响较小,主要取决于面积和重量等因素。

结论:通过本实验,我们得出了以下结论:1. 降落伞能够通过利用空气阻力来减缓下降速度,实现安全降落的目的。

降落伞稳降阶段的SPH方法数值模拟

降落伞稳降阶段的SPH方法数值模拟

降落伞稳降阶段的SPH方法数值模拟姚向茹;余莉;吴琼【摘要】With the rise of computer technology and numerical simulation, it is possible to describe accu-rately the dynamic chatacteristics of parachute. In order to eliminate the influence of negative volume due to large mesh deformation in the traditional parachute simulation, this article uses Smoothed Particle Hydrodynam-ics (SPH) method. The steady-state descent phase of parachute is numerically simulated, and the aerodynamic coefficients are consistent with wind tunnel test results. The influence of air particle density on the numerical results is investigated. It turns out that an effective coupling of the parachute structure with the flow field is dif-ficult to be achieved in low particle density condition, which reduces the calculation accuracy. However, when the particle density exceeds a certain value, the computational consumption will increase and the calculation ac-curacy will be affected because of the rounding error. Therefore, the optimal particle number is determined. On this basis, the descent processes of parachute with different initial velocities are simulated. The dynamic change of the canopy shape, the projected diameter, the drop speed, the aerodynamic force and the swinging angle are obtained. It is found that the velocity has less impact on the parachute breath rate, the balancing speed as well as the aerodynamic force. The canopy breath amplitude and the swinging angle increase as the velocityincrease, and the attenuation property of swinging angle is lowerthan the project diameter. SPH method can effectively avoid large grid deformation problems in the aspect of parachute fluid-structure interaction and has wide appli-cation prospects in the field of large deformation on flexible fabric with fluid-structure interaction method.%随着计算机技术的不断发展以及数值模拟技术的兴起,对降落伞力学特性的模拟日益精确。

基于SPH方法的降落伞展开过程数值研究

基于SPH方法的降落伞展开过程数值研究
o n p e n a l t y f u n c t i o n i s u s e d t o r e li a z e t h e c o u p l i n g c lc a u l a t i o n .T h e d y n a mi c p r o c e s s e s o f mo d e l s t r u c t u r e a n d l f o w
关键词 : 降落伞 ; 数值模拟 ; 流 固耦合 ; 有限元
中 图分 类 号 : V 2 4 4 . 2 1 文献 标 识 码 : B
Nu me r i c a l S t u d y o f P a r a c h u t e S p r e a d i n g
Pr o c e s s Ba s e d o n S PH Me t h o d
第3 4 卷 第 8 期
文章 编号 : 1 0 0 6— 9 3 4 8 ( 2 0 1 7 ) 0 8— 0 0 8 9— 0 6



仿
Байду номын сангаас

2 0 1 7 年O 8 月
基于 S P H 方 法 的 降落 伞 展 开 过 程 数 值 研 究
孙 鹏, 陈 晨, 李凤 鸣 , 程 涵
( 中 国 民航 飞 行 学 院 , 四川 广汉 6 1 8 3 0 7 )
ABS TRACT: I n t h e n u me i r c l a s t u d y o f p a r a c h u t e s p r e a d i n g p r o c e s s , r e c o n s t r u c t i o n o f l f o w ie f l d me s h c o s t s a l a r g e a — mo u n t o f r e s o u r c e c o n s u mi n g d u e t o me s h d i s t o r t i o n .T o s o l v e t h i s p r o b l e m, a c o mp u t a t i o n l a mo d e l i s p op r o s e d t o d e ・

降落伞动态参数测试数据处理探讨

降落伞动态参数测试数据处理探讨

121科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 工 程 技 术1 引言研制降落伞产品,仅有理论设计是不够,还需靠大量的空投试验,用各种测试方法进行数据采集和处理,提供精准、科学规范的降落伞动态参数。

目前在降落伞空投试验中,采用电、遥测来测量降落伞的动态参数。

电测、遥测是降落伞试验动态参数测试的硬件基本保证;数据处理方法是测试系统采集随降落伞的动态的姿态变化而变化的实时监控的数据;数据处理软件是基于测试数据处理设备及数据处理方法,即要求测试数据处理软件能适应数据处理设备,又能适应数据处理方法。

2 何为数据处理数据处理分为:数据处理方法、数据处理软件、数据处理设备三个部分。

2.1数据处理方法是对数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输。

2.2数据处理软件包括用以书写处理程序的各种程序设计语言及其编译程序,管理数据文件系统和数据库系统,以及各种数据处理方法的应用软件包来保证数据安全可靠。

2.3数据处理设备电测、遥测是采集到的原始数据能真实反映降落伞动态参数的硬件设备。

3 数据处理方法在降落伞试验测试原始数据处理系统工程和自动控制的基本环节中,对试验中的各种型号、批次的降落伞原始数据进行采集、存储、分析、整理、计算、编辑的加工处理。

3.1数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输降落伞测试系统:降落伞测试各路模拟信号数据,经过缓冲隔离后,进入A/D进行高速采样。

这些数据变换后与GPS定位数据一起复接成下行遥测帧数据流,再进行卷积编码、2CPFSK调制,最后经功放、全向天线发射出去。

为了实现数据回放,下行遥测数据同时送存储模块进行存储,任务结束后,遥测编码器通过RS-232将记录数据送到计算机,经计算机数据处理软件处理数据曲线。

在降落伞空投试验过程中,测试系统担负着实时监视各系统的状态(假人降落时,降落伞开伞状态),记录各系统的工作参数(开伞过程中的降落伞的特征数据)的重要任务。

航天器降落伞设计及其空气动力学性能

航天器降落伞设计及其空气动力学性能

航天器降落伞设计及其空气动力学性能航天器降落伞是航天器返回大气层并成功降落的关键装置之一。

它通过利用空气阻力,减缓航天器的下降速度,确保安全、平稳地返回地面。

在航天工程中,降落伞的设计和空气动力学性能分析是非常重要的研究内容。

首先,降落伞的设计需要考虑多个因素,如航天器的质量、速度、下降过程中所需的减速度等。

设计师需要根据这些参数来确定降落伞的主要特性,包括面积、展布方式、伞的结构和材料等。

此外,根据不同的任务需求,还可以考虑采用多伞系统、多级减速系统以及回收控制系统等辅助装置。

其次,空气动力学性能分析对降落伞的设计至关重要。

空气动力学性能包括降落伞的阻力系数、升力系数、降落速度等参数。

这些参数既影响航天器的减速过程,也直接关系到航天器的稳定性和安全性。

因此,为了准确分析降落伞的空气动力学性能,需要通过计算流体力学(CFD)软件模拟降落伞的运动,并结合实验数据进行验证。

在降落伞的设计过程中,制约性能的一个重要因素是航天器的质量。

降落伞的尺寸和性能必须能够承受航天器的质量,以及与之相关的惯性和气动力。

设计师必须通过合理的伞制和材料选择来平衡降落伞的轻量性和耐用性,以确保在大气层中安全地减速和降落。

另一个关键因素是降落伞的展布方式。

伞的展布方式直接影响降落伞的空气动力学性能和稳定性。

常见的展布方式包括圆盘伞、十字形伞、埃鲁帕伞等等。

不同的展布方式具有不同的特点和适用范围。

针对不同的任务需求,设计师需要选择合适的展布方式,并优化展布系统的动力学性能,以确保降落伞在各种飞行环境下都能稳定运行。

降落伞的性能还受到外界环境和航天器的运动状态的影响。

在降落过程中,外界环境的变化、气流和湍流等因素都会直接影响降落伞的工作状况。

此外,航天器的运动状态也会对降落伞造成一定的影响,如旋转、倾斜和偏移等。

因此,在设计降落伞时,必须将这些因素纳入考虑,并通过合理的设计和控制手段来优化降落伞的性能。

最后,降落伞的安全性也是设计的关键目标之一。

中班降落伞课程设计思路

中班降落伞课程设计思路

中班降落伞课程设计思路一、课程目标知识目标:1. 学生能理解降落伞的基本原理,掌握降落伞的构成及各部分功能。

2. 学生能了解空气阻力和重力对降落伞下降速度的影响。

3. 学生能够运用基本的数学知识,如测量、比较和计算降落伞下降速度。

技能目标:1. 学生能够独立制作简单的降落伞,锻炼动手操作能力。

2. 学生能够通过观察、实验等方法,培养探究问题的能力。

3. 学生能够运用合作、沟通技巧,与团队成员共同完成降落伞的制作和测试。

情感态度价值观目标:1. 学生对科学探究产生兴趣,培养热爱科学的情感。

2. 学生在团队活动中,学会相互尊重、支持和鼓励,培养合作精神。

3. 学生通过实践活动,体验成功和失败,培养面对困难的勇气和自信。

分析课程性质、学生特点和教学要求:本课程为中班科学实践活动,结合学生年龄特点和认知水平,注重实践操作和合作探究。

学生好奇心强,喜欢动手操作,但注意力集中时间较短。

因此,课程设计要注重趣味性、实践性和互动性,激发学生学习兴趣,培养合作能力和探究精神。

二、教学内容1. 降落伞的原理与构造:- 介绍降落伞的工作原理,如空气阻力与重力平衡。

- 讲解降落伞的各部分名称及其功能,如伞面、伞绳、吊带等。

2. 影响降落伞下降速度的因素:- 探讨不同形状、大小和材质的降落伞对下降速度的影响。

- 引导学生了解空气阻力与降落伞下降速度的关系。

3. 制作降落伞:- 教授基本的制作方法,指导学生使用纸张、塑料袋等材料制作降落伞。

- 引导学生注意制作过程中的安全事项,如使用剪刀、胶水等工具。

4. 降落伞测试与数据分析:- 安排学生进行降落伞下降速度的测试,记录数据。

- 引导学生运用数学知识,对数据进行比较、分析和计算。

5. 教学内容的安排与进度:- 第一课时:降落伞原理与构造学习,讨论影响下降速度的因素。

- 第二课时:制作降落伞,进行初步测试,记录数据。

- 第三课时:分析测试数据,讨论降落伞优化的方法。

- 第四课时:根据优化方法,改进降落伞设计,进行新一轮测试。

火星降落伞的结构设计与初步性能试验研究

火星降落伞的结构设计与初步性能试验研究

火星降落伞的结构设计与初步性能试验研究火星降落伞是人类探测火星的重要装备之一。

为确保火星探测任务的成功,火星降落伞的结构设计和初步性能试验显得尤为重要。

本文将介绍火星降落伞的结构设计和初步性能试验方案,并对试验结果进行分析和评估。

一、火星降落伞结构设计火星降落伞的主体结构由降落伞组成,支撑降落伞的背夹层,提供降落伞安装空间的伞盖、顶盖和顶索等部分组成。

其中,降落伞是整个结构的核心部分,其构成包括轻质防风罩、压气式蓬裙、纤维绳索、降落伞头部和降落伞尾翼。

这些部件结合起来,能够在火星大气层内得到有效的阻力,从而使降落载体顺利完成减速降落,并实现在火星地表上的精准着陆。

为保证降落伞的稳定性和承载力,其材料应具备较高的耐热、耐撕裂和耐拉伸性能。

例如,在降落伞蓬裙的选材时,通常选择具有较高熔点和拉伸强度的合成纤维材料,如芳纶纤维、高强度聚酯纤维等。

同时,在降落伞的设计中,应考虑不同环节之间的结构协调性,确保各部分之间的衔接紧密,以免在大气层进场和着陆阶段出现结构分离。

二、火星降落伞初步性能试验为评估火星降落伞的性能和安全性,应进行一系列初步性能试验。

这些试验应包括静态试验和动态试验。

在静态试验中,需要考察降落伞的耐热性、耐撕裂性、耐拉伸性等关键特性。

而在动态试验中,则需要对降落伞在大气进场和着陆阶段的表现进行试验评估,以确保载体不受太空环境和大气力学因素的影响。

在进行初步性能试验时,应注意以下几点:1、试验场地应选择开阔、安全、无巨大风向变化的地方。

2、应根据降落伞的具体设计参数进行相应的试验方案设计。

3、精密仪器和设备应适当配备,以确保数据准确性和实验成功。

4、在试验前,应对设备和器材进行全面检查和测试,防止发生人为操作失误或技术问题。

三、试验结果分析和评估通过初步性能试验,我们可以对火星降落伞的结构设计和性能进行分析和评估。

如果结果表明,降落伞能够稳定、安全地完成减速降落,且其耐热、耐撕裂和耐拉伸等关键性能指标均符合要求,则表明该降落伞的结构设计是合理的,其性能也是可靠的。

《降落伞》 学习任务单

《降落伞》 学习任务单

《降落伞》学习任务单一、学习目标1、了解降落伞的基本构造和工作原理。

2、掌握降落伞的制作方法和材料选择。

3、学会计算降落伞的下降速度和承载能力。

4、培养动手实践能力和创新思维。

二、学习重难点1、重点(1)理解降落伞的工作原理,包括空气阻力、重力和速度之间的关系。

(2)掌握降落伞的制作流程和关键技巧,确保降落伞的稳定性和安全性。

2、难点(1)通过实验和计算,准确分析影响降落伞下降速度和承载能力的因素。

(2)在制作降落伞的过程中,解决遇到的实际问题,如材料的连接、伞面的形状优化等。

三、学习资源1、相关教材和科普读物,如《航空航天知识普及读本》、《趣味物理实验》等。

2、网络资源,包括科普视频、在线课程、专业论坛等。

3、实验材料,如布料、绳子、重物等。

四、学习方法1、理论学习(1)阅读教材和相关资料,了解降落伞的基本概念和原理。

(2)观看科普视频,直观感受降落伞的工作过程。

2、实践操作(1)按照步骤制作降落伞,并进行多次试验和改进。

(2)记录实验数据,分析不同因素对降落伞性能的影响。

3、小组讨论(1)与同学交流制作过程中的经验和问题,共同探讨解决方案。

(2)分享自己的创意和想法,激发创新思维。

五、学习过程1、知识准备(1)学习重力、空气阻力等相关物理知识。

(2)了解不同材料的特性和适用范围。

2、设计与制作(1)确定降落伞的形状和尺寸,如圆形、方形等。

(2)选择合适的布料作为伞面,如轻薄、透气的尼龙布。

(3)用绳子将伞面与重物连接,注意连接的牢固性。

3、实验与测试(1)在安全的环境中进行降落伞的投放实验。

(2)改变重物的重量、伞面的大小和形状等因素,观察降落伞的下降速度和稳定性。

4、数据分析(1)记录每次实验的数据,包括下降时间、最终速度等。

(2)通过对比分析,找出影响降落伞性能的关键因素。

5、优化与改进(1)根据数据分析的结果,对降落伞进行优化和改进。

(2)再次进行实验,验证改进效果。

六、学习评估1、理论知识考核通过简答题、选择题等形式,考查对降落伞原理和相关知识的掌握程度。

基于BP_神经网络的降落伞气动力参数辨识

基于BP_神经网络的降落伞气动力参数辨识

基于BP 神经网络的降落伞气动力参数辨识昌飞 1贾贺1,2,*(1 北京空间机电研究所,北京 100094)(2 南京航空航天大学航空学院,南京 210016)摘 要 针对降落伞回收系统动力学仿真中的气动力参数不能直接测量的问题,建立了降落伞系统稳定下降阶段的六自由度动力学方程和运动学方程,确定了气动力的形式以及待辨识参数。

在此基础上采用了两种基于反向传播(Back Propagation ,BP )神经网络的气动力参数辨识方案,使用飞行状态数据训练神经网络直至收敛,得到待辨识的气动力参数模型。

通过仿真算例验证了两种辨识方案的有效性和辨识模型的正确性,分别得到气动力参数辨识结果,并计算了性能评价指标。

根据仿真结果从收敛速度、辨识精度等方面分析了两种辨识方案的效果,结果显示:两种辨识方案预测结果与预期结果均吻合较好,但是双BP 神经网络方法更具有优势。

结果证明BP 神经网络方法对未来工程中的空投试验数据辨识具有潜在应用价值。

关键词 降落伞 稳定下降阶段 参数辨识 BP 神经网络 航天返回中图分类号:V445;TP183 文献标志码:A 文章编号:1009-8518(2024)02-0019-10DOI :10.3969/j.issn.1009-8518.2024.02.002Aerodynamic Parameter Estimation of ParachuteBased on BP Neural NetworkCHANG Fei 1JIA He1,2,*( 1 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China )( 2 College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China )Abstract In response to the problem of the unmeasurable aerodynamic parameters in the dynamic simulation of parachute recovery systems, a six-degree-of-freedom dynamics equation and kinematic equation were established for the stable descent phase of the parachute system. The form of aerodynamics and the parameters to be identified were defined. In the foundation above, two aerodynamic parameter identification schemes based on BP neural networks were employed. These schemes involved training the neural networks with flight state data until convergence, resulting in the identification of the aerodynamic parameter model to be discerned. The effectiveness and accuracy of the two identification schemes are verified through simulation examples. The identification results of aerodynamic parameters are obtained separately, and performance evaluation metrics are calculated. The simulation results are analyzed in terms of convergence speed,identification accuracy, and other aspects, indicating that both identification schemes exhibited good agreement between predicted results and expected results. However, the double BP neural network method demonstrated收稿日期:2023-09-30引用格式:昌飞, 贾贺. 基于BP 神经网络的降落伞气动力参数辨识[J]. 航天返回与遥感, 2024, 45(2): 19-28.CHANG Fei, JIA He. Aerodynamic Parameter Estimation of Parachute Based on BP Neural Network[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2024, 45(2): 19-28. (in Chinese)第 45 卷 第 2 期航天返回与遥感2024 年 4 月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING1920航 天 返 回 与 遥 感2024 年第 45 卷superior performance. The findings of this study demonstrate the potential applicability of BP neural network methods in the identification of experimental data in future engineering applications.Keywords parachute; stable descent phase; parameter identification; BP neural network; spacecraft recovery0 引言降落伞回收系统凭借其质量小、成本低、可靠性高等特点[1],在众多领域中扮演着至关重要的角色,尤其在载人飞船返回和重物空投等任务中发挥了关键作用[2]。

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降落伞动态参数测试数据处理探讨
摘要:电、遥测测试的数据处理,在降落伞空投试验中起着至关重要的作用,是降落伞产品研制的基本保证。

那么,降落伞动态参数测试数据处理,要科学化软件规范,才能保证降落伞参数的科学性、准确性、可靠性。

关键词:数据处理遥测软件
1 引言
研制降落伞产品,仅有理论设计是不够,还需靠大量的空投试验,用各种测试方法进行数据采集和处理,提供精准、科学规范的降落伞动态参数。

目前在降落伞空投试验中,采用电、遥测来测量降落伞的动态参数。

电测、遥测是降落伞试验动态参数测试的硬件基本保证;数据处理方法是测试系统采集随降落伞的动态的姿态变化而变化的实时监控的数据;数据处理软件是基于测试数据处理设备及数据处理方法,即要求测试数据处理软件能适应数据处理设备,又能适应数据处理方法。

2 何为数据处理
数据处理分为:数据处理方法、数据处理软件、数据处理设备三个部分。

2.1 数据处理方法
是对数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输。

2.2 数据处理软件包括
用以书写处理程序的各种程序设计语言及其编译程序,管理数据文件系统和数据库系统,以及各种数据处理方法的应用软件包来保证数据安全可靠。

2.3 数据处理设备
电测、遥测是采集到的原始数据能真实反映降落伞动态参数的硬件设备。

3 数据处理方法
在降落伞试验测试原始数据处理系统工程和自动控制的基本环节中,对试验中的各种型号、批次的降落伞原始数据进行采集、存储、分析、整理、计算、编辑的加工处理。

3.1 数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输
降落伞测试系统:降落伞测试各路模拟信号数据,经过缓冲隔离后,进入A/D进行高速采样。

这些数据变换后与GPS定位数据一起复接成下行遥测帧数据流,再进行卷积编码、2CPFSK调制,最后经功放、全向天线发射出去。

为了实现数据回放,下行遥测数据同时送存储模
块进行存储,任务结束后,遥测编码器通过RS-232将记录数据送到计算机,经计算机数据处理软件处理数据曲线。

在降落伞空投试验过程中,测试系统担负着实时监视各系统的状态(假人降落时,降落伞开伞状态),记录各系统的工作参数(开伞过程中的降落伞的特征数据)的重要任务。

并且运用数字信号处理方法和随机数据分析方法,以精选的数学模型和精确的计算公式对全部的原始数据进行加工、纠错、误差修正和计算,并还原成各物理量,对速变参数还要进行各种分析,最终提供满足精度及处理要求的各种数据表格及绘制随时间变化的曲线图等,分析处理意见的文字报告。

3.2 降落伞产品的过载曲线分析处理:
3.2.1 对三向过载进行矢量合成
3.2.3 数据处理的运行环境
数据处理的方法是根据电测、遥测设备的结构方式、工作方式以
及数据的时间空间分布的方式不同,数据处理有不同的方式。

不同的处理方式要求不同的硬件和软件支持。

以前电测、遥测数据处理软件与它所运行的环境不兼容,则无法正常运行,数据处理软件基于DOS 运行环境下可正确记录数据,但在windows下进行时,系统与windows 不兼容,占用与分配内存不同,导致出现记录异常,数据丢失的现象。

4 数据处理软件EXCEL
数据处理软件是基于测试数据处理设备及数据处理方法,即要求测试数据处理软件能适应数据处理设备,又能适应数据处理方法。

数据处理软件是决定降落伞空投试验的结论的重要的环节之一。

数据处理质量好坏、处理速度的快慢,直接影响空投试验的结果,尤其在故障分析更是如此。

随着科学技术的快速的步伐,有许许多多层出不穷的更加合理、更加科学软件,即适应数据处理设备,又适应数据处理方法。

我选用是目前最常用的数据处理软件EXCEL,它包括格式,函数与公示,数据透视表,数据分析等具有强大的数据处理功能。

只需点击鼠标,选择菜单命令就可以完成大部分工作,可获得我们所需的真实的降落伞动态参数的测试数据,让我们的空投试验任务获得满意的结果。

EXCEL软件为我们提供了一个很直观的数据视窗,把采集到的降落伞各种参数直接输入到表格中,运用它的F(x)函数功能,根据航规要
求处理降落伞开伞过程中模拟飞行员人体受力、过载冲击的动态参数等曲线。

它能直观的让你看到EXCEL处理数据简单、快捷的方法并提供的数据科学、准确、真实、可靠。

当降落伞空投时,由传感器感受到物理量输入到电测、遥测,采集到的实时数据后,直接存储。

试验完毕后做事后数据处理,需修正由该系统产生的误差和干扰,尽可能的给出精确的处理结果;处理要求(按航规的要求),对全部参数做精确处理。

最终向设计员提供满足精度及处理要求的个各种数据表格、曲线和曲线异常的分析等处理结果报告。

5 数据处理设备
电测、遥测对数据采集板有较强的控制能力。

数据采集板是完成数据采集任务的重要部件。

数据处理软件应对采集板的工作状态、工作情况有较强的实时管理能力应实时对数据接口板的复位,状态设置,状态诊断及实时状态查询等能力,从而对数据采集过程中进行有效的监控,便于在出现故障时进行故障分离,及时采取措施进行有效处理。

测试信号进行采样编码时可能造成的采样偏差,由于传感器所处环境的改变而造成的标准零位的漂移引起的校准偏差等,对偏差的数据,在事后处理时,我们的电测、遥测在数据输出时,直接可进行合理的修正,以提高数据处理的精度。

测试系统的误码精度5%,而计算机在处理时
有较强的自纠错能力,能够在数据处理中跳出通信中的误码,以提高真实可信的处理结果。

目前我们的电测、遥测为EXCEL软件提供了运行兼容环境。

在奔向云计算的时代,以后的电测、遥测硬件与数据处理软件将越来越兼容了。

6 结语
总之,降落伞动态参数测试的数据处理系统工程:数据处理软件是基于测试数据处理设备及数据处理方法,即要求测试数据处理软件能适应数据处理设备,又能适应数据处理方法。

在奔向云计算的时代,以后的电测、遥测硬件与数据处理软件将越来越兼容了,无论是从硬件或软件上都能为我们的测试数据提供一个更科学、更准确、更真实、更可靠的降落伞动态参数。

那么,降落伞动态参数测试数据处理要实现科学化软件规范,保证降落伞参数的科学性、准确性、可靠性,将指日可待。

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