降落伞充气过程的参数化仿真软件
无人机前开伞式降落过程动力学建模与仿真
摘
要 文章分析 了某型无人 机 降落伞 回收 阶段 的动 力学过程 ，对各 工作 阶段 的无人机 和 降落伞 的组
合体 进行 了数 学建模 ， 用 Ｍａａ 使 ｔｂ软件 中的 Ｓｍｕ ｎ ｌ ｉ ｌ ｋ组件 搭 建 了无人机 伞 降过程 的仿 真模 型 ， 照 真 实飞 ｉ 按 ห้องสมุดไป่ตู้和 回收 工况进行 了计算 ， 通过仿 真结果 与试验数 据的 比较 ， 验证 了模 型的正确 性 。
ｒ ｃ ｖ ｒ ｙ ｔ ｍ． ｈ ｎ ＵＡＶ－ ａ ａ ｈ ｔ ｓ ｅ ｌ Ｓ ｍａｈ ｍａｉ ａ ｄ ｌ ｏ ａ ｈ ｐ ｒ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｂ ｉ ． ｅ ｏ ｅｙ ｓ ｓ ｅ Ｔ ｅ ｐ ｃ ｕ ｅ ａ ｓ ｍｂ ｙ’ ｔ ｅ ｔ ｌ ｍｏ ｅ ｆ ｅ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｉ ｒ ｃ ｓ ｓ ｕ ｌ ｒ ｃ ｉ ｔ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｓ ｉ ｌｔ ｎ ｍｏ ｅ ｆ ｔ ｉ ｒ ｃ ｓ ｓ ｓ ｔ ｕ ｙ Ｍａ ｌｂ Ｓ ｍｕ ｉ ｋ ｓ ｆ ｒ ｅ ｌｃ ｌ ｔ ｎ ｉ ｍａ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｉ，ｓ ｍｕ ａｉ ｄ ｌ ｏ ｈ ｓ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｅ ｐ ｂ ｔ ／ ｉ ｌ ｏｔ ｏ ａ ｎ ｗａ ．Ｃａ ｕ ａｉ ｓ ｏ ｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔ ｒ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆ ＵＡＶ ｒ ｃ ｖ ｒ ｒ ｃ ｓ ．Ｉ ｈ ｎ ，ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ’ ｏ ｒ ｃｎ ｓ ｓ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｓ ｗｏ ｋ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｉ ｅ ｏ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｔ ｅ ｅ ｄ ｈ ｉ ｌ ｔ ｄ ｌ Ｓ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｓ ｉ ｙ ｏ ｖ ｒ ｉｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｏ ｉ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ａ ｄ ｔ ｓ ｄ ｔ． ｅ ｆ ｈ ｏ ｇ ｏ ａ ｉｏ ｆｓｍｕ ａｉ ｅ ｕｔ ｎ ｔ ａａ ｉ ｅ ｏ ｅ Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｕ ｍａ ｎ ｄ ａ ｒ ｌ ｅ ｉ ｌｓ ａ ａ ｈ ｔ Ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｉ ｌｔ ｎ ｅ ｏ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｙ ｒ ｓ ｎ ｎ ｅ ｅ ａ ｈ ｃ ｅ Ｐ ｒ ｃ ｕ ｅ ｉ ｖ ｄ ｌ Ｓ ｍｕ ａｉ Ｒ ｃ ｖ ｒ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ｙ
降落伞稳定下降阶段流场的数值模拟
李晓莠等：降落伞稳定下降阶段流场的数值模拟７圈３降落伞计算网格图参数设置如下：１）选用理想气体模型，气体参数与在气动手册查得的数据保持一致；２）在降落伞表磋上应用无滑移酌围壁边界条件；远场采用压力远场条件；对称面采用对称边界条件。
３．３计算结果３．３。
ｌ流场特性本算例给出了对称面速度矢擞图、对称面等静压线和对称面流线。
其中，速度矢量图与参考文献［１］保持一致。
（１）对称面速度矢量图（见图４和图５）：（２）对称霞等静匿线（觅爨６穰图７）：（３）对称面的流线（见图８和图９）：图４８０２７伞对称丽速度矢量图躐８∞船伞对称面流线匿８李晓勇等：降落伞稳定下降阶段流场的数镳模耘蹦９Ｃ一９伞对称疆流线图３．３．２阻力特性计算结果见裘ｌ。
表１阻力特性表底郝巍稳定速度硅绞阻力表露积隰力编号径／ｍ／（瑚｜／ｓ）／ｍ／Ｎ，蔷系数蚴Ｏ。
７３５ｌＯ．４Ｏ。
１５８４５．７３１．０６Ｏ．６５＠４．２６５．８Ｏ．４２６７２２．７２Ｓ５Ｏ．６；８３．４计算结果分析下面对鞠翦伞进行详细分折：３．４．１速度矢量图分析图ｌＯ８０２７伞对称丽速度矢量图图ｌＯ给出了８。
２７伞对称面速度矢量图右半边放大图，从其中可以明显看到速度方向和速度大小的变化。
由此可以得渤降落伞上方将产生大的分离涡。
３．４．２流线图分析麸图ｌｌ孛我们秘显鳇器凄在降落伞上方产生了三组涡，这与图ｌｏ反映的现象保持一致。
这３组涡产生的诱导速度改变了流场的簇力分布，导致降落伞上表面压力减小。
这样导致了阻力的增加，是符合降落伞流场规律的。
３。
４。
３阻力分析图ｌｌ８０２７伞对称面流线图我们通过阻力系数的计算，作为稳定伞的８０荔伞为Ｏ．６５，而Ｃ一９伞的阻力系数是Ｏ．６８。
其基本上与实验数据棚吻合。
总之，根据速度矢量图翻流线图，我们可以看出降落伞流场基本特性。
从对称面上的速度矢辍图。
我们可以很骥显的看懑降落伞上方漉场有漩涡产生，流场的基本特性与实验和国外文献［２］相同。
主要的阻力诗算缩果表明，结果合理，镌够与工程计算结果相吻合。
降伞充气过程的数值模拟
降伞充气过程的数值模拟
余莉;史献林;明晓
【期刊名称】《航空学报》
【年(卷),期】2007(028)001
【摘要】基于降落伞的重要应用与设计的实际需要,降落伞的数值模拟开始得到越来越多的重视,而充气过程是其中最为复杂的一个阶段.本文建立了平面圆形伞主充气过程中的CFD(Computational Fluid Dynamics)与结构动力学的MSD(Mass Spring Damper)之间的耦合模型.流场求解采用稳定性较高的标准k-ε模型,在多块贴体坐标下,获得某时间节点处的流场,并将该流场中的压力数据引入MSD模型,以获得下一时间节点的伞衣形状,最终获得主充气过程中伞衣形状和流场之间的动态关系.数值计算结果和实验结果及经验值比较,均有较好的一致性.充气过程的数值求解有助于提高对降落伞充气过程机理的理解.
【总页数】6页(P52-57)
【作者】余莉;史献林;明晓
【作者单位】南京航空航天大学,航空宇航学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,航空宇航学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,航空宇航学院,江苏,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】V244.2;V445
【相关文献】
1.无限质量降落伞充气动力学数值模拟 [J], 高兴龙;张青斌;高庆玉;唐乾刚
2.有限质量降落伞充气动力学数值模拟 [J], 高兴龙;张青斌;高庆玉;唐乾刚;杨涛
3.牵顶伞对主伞充气过程的影响 [J], 张红英;秦富德;刘卫华;童明波
4.冲压翼伞充气过程的数值模拟 [J], 田似营; 常浩; 凌蕾; 杨周
5.十字型阻力伞充气过程的数值模拟 [J], 连红博;喻东明;周昊;赵颖涛
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收口十字形降落伞充气过程动力学建模与仿真
收口十字形降落伞充气过程动力学建模与仿真收口十字形降落伞是一种广泛应用于高空物品或人员运输的降落伞，具有快速展开、稳定性好、控制精度高等优点。
本论文将介绍收口十字形降落伞充气过程的动力学建模与仿真。
1.动力学建模收口十字形降落伞的充气过程可以分成两个阶段，第一阶段是自由膨胀阶段，第二阶段是继续充气阶段。
在第一阶段中，气动力是主要的力学作用，对伞体进行自由膨胀；第二阶段中，弹性力成为主要的力学作用，伞体继续充气并逐渐达到稳定状态。
针对这两个阶段，我们可以采用欧拉-伯努利方程和泊松方程来建立数学模型。
对于自由膨胀阶段，我们需要考虑以下几个因素：气压、气流速度、伞体面积以及流体密度。
自由膨胀阶段的方程如下：$$\rho\frac{D\textbf{v}}{Dt}=-\nabla p+\rho\textbf{g}$$ $$\frac{\partial p}{\partial t}+\textbf{v}\cdot\nabla p=-\gammap\nabla\cdot\textbf{v}$$其中，$\rho$ 是空气密度，$\textbf{v}$ 是流体速度，$p$ 是气压，$\textbf{g}$ 是重力加速度，$\gamma$ 是空气绝热指数，$D/Dt$ 是物质导数。
上式中的第一个方程表示用欧拉-伯努利方程描述气流速度与气压的关系，第二个方程表示泊松方程。
对于继续充气阶段，我们需要考虑以下几个因素：气压、伞布弹性以及气流速度。
继续充气阶段的方程如下：$$\rho\frac{D\textbf{v}}{Dt}=-\nablap+\nabla\cdot\textbf{$\sigma$}+\rho\textbf{g}$$$$\nabla\cdot\textbf{v}=0$$其中，$\textbf{$\sigma$}$ 是伞体的应力张量。
这两个方程表示了伞体的弹性力及空气动力学对伞体的作用。
2.仿真过程基于上述动力学模型，我们可以利用计算流体力学（CFD）和有限元法（FEM）对收口十字形降落伞的充气过程进行仿真。
无人机伞降回收十二自由度模型建立与仿真
第１期
吴翰，等：无人机伞降回收十二自由度模型建立与仿真
６９
图 ２ 降落伞充气过程示意图
图 １ 伞降回收系统坐标系示意图
１．２ 广义坐标选取
本文所建模型实质为十五自由度模型，其中降
落伞六自由、吊带三自由度（ 只包含吊带姿态） 以及
无人机六自由度。 需要注意的是吊带的三自由度是
由连接点 Ａ（ 即坐标系 Ｆｃ） 的姿态来体现的。 但当 降落伞拉直后，吊带姿态与降落伞姿态可以近似成
收稿日期：２０１９⁃０３⁃１９
基金项目：航空科学基金（２０１６ＺＡ５３００２） 与陕西省重点研发项目（２０１８ＺＤＣＸＬ⁃ＧＹ⁃０３⁃０４） 资助
作者简介：吴翰（１９９６—） ，西北工业大学硕士研究生，主要从事飞行器总体设计、多体动力学建模与控制研究。
通信作者：王正平（１９６４—） ，西北工业大学教授，主要从事飞行器总体设计与结构设计研究。 ｅ⁃ｍａｉｌ： ａｄ５０２＠ ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
学建模，通过划分降落伞阻力面积的大小范围将一 次性张满降落伞的充气过程划分为三部分，即降落 伞初始充气部分、降落伞主充气部分和降落伞稳定 下降部分，具体如图 ２ 所示。
具体通过表 １ 对一次性张满降落伞的充气过程 进行划分。
表 １ 降落伞充气过程划分
降落伞充气过程 初始充气部分 主充气部分 稳定下降部分
一样进行处理，因此消去了吊带的三自由度模型，将
其称为十二自由度模型。 系统广义坐标选取如下
ｑ ＝ [ｒｄ ｑｄ ｑｃ ｒｂ ｑｂ ] Ｔ
（１）
式的姿态；ｑｃ 描述的是吊带的姿态；ｒｂ 描述的是
无人机的质心位置；ｑｂ 描述的是无人机姿态。 需要
１ 伞降回收运动学描述
１．１ 回收系统简介 该无人机伞降回收系统主要由无人机、降落伞
锥形降落伞开伞过程流动结构相互作用的数值模拟
在钝物体绕流的实验中 ,无开孔的凹半球壳 的绕流中会随机的产生横向涡 ,使流场变得很不 对称. 同时球壳边缘会产生周期性或非周期性的 脱落涡 ,对半球壳本身造成很大的侧向力和摆动. 文献[ 122 ] 的实验对比中可以看出 ,对于开孔球 壳 ,适当的开孔和足够的开孔度可以降低这种横 向涡的尺度甚至避免这种不对称涡的产生. 降落 伞的顶孔可以明显增加降落伞的稳定性 ,大大减 弱流场的非定常效应[3] . 因此在进行流固耦合时 , 近似的认为降落伞的流场是一个准定常的流动现 象 ,即耦合的每一步计算时 ,都看作是定常流场进 行计算.
Abstract : According to a multi2node model , t his paper has co nst ructed dynamics equa2 tio ns of co nical parachute system to simulate disto rtio n p rocess of t he flexible canop y in t he opening p rocess. By co mbinatio n of dynamics equatio ns code and co mp utatio nal fluid dynam2 ics (CFD) sof t ware , t he fluid2st ruct ure interactio n st udy of t he parachute was carried o ut , and t he change of it s shape and flow flied , inflatio n time , t he rate of decline , t he distant of decline , and ot her relevant data were achieved in agreement wit h foreign research result s.
基于LS_DYNA软件的降落伞充气过程仿真研究
2010 年 6 月
SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING
367
基于 LS-DYNA 软件的降落伞充气过程仿真研究
贾 贺，荣 伟，陈国良
（北京空间机电研究所， 北京 100076）
摘要：文章基于 LS-DYNA 软件对降落伞的充气过程进行了数值模拟，得到了降落伞的充气时间和投影面
3.1 降落伞仿真模型的建立
3.1.1 基本假设 对降落伞仿真模型作如下假设：
1）仿真充气过程前模型为轴对称的结构；
2）模型的初始形状为有一定的进气孔尺寸， 截面为梅花形状的模型；
3）模型只考虑伞绳的连接，对于伞衣径向带、
顶孔绳等不作具体处理。
3.1.2 基本参数设置
1）降落伞几何模型
降落伞仿真模型选用美国的经典伞型—C-9 平 面圆形伞，如图 4(a)所示，具体结构参数如表 1 所示。
图 1 降落伞的充气过程 Fig. 1 Parachute inflation process
———————————— 收稿日期：2009-10-09；修回日期：2009-11-03 作者简介:贾 贺（1983—），男，硕士学位，主要从事飞船回收着陆分系统的仿真分析工作。联系电话：68384326。 荣 伟（1969—），男，博士学位，研究员，主要从事神舟飞船回收着陆分系统的研制工作。
0 引言
降落伞系统作为一种高效、可靠的回收装 置，在我国载人飞船、返回式卫星的回收着陆以 及美国火星探测器的着陆等过程中，都得到了广 泛的应用。充气是降落伞整个工作过程中最为复 杂的一个阶段，也是研究人员迫切地想通过理论 分析来解释的[1-2]。目前，对于降落伞充气性能 （除最大开伞动载外）的了解或掌握主要是通过 一些试验结果的统计分析来获取的，充气性能与 开伞条件之间的关系也是通过试验结果统计、拟 合出来的[3]。这使得充气时间、伞衣投影面积变 化的一些经验公式存在着一定的局限性，只能在
降落伞投放实验仿真系统的研究与实现
降落伞投放实验仿真系统的研究与实现
朱勐;庄毅
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2004(21)9
【摘要】该文介绍了某型降落伞投放实验仿真系统的组成、功能、设计思想和实现的方法.首先讨论了仿真系统的建模,提出了系统的功能并给出了整个系统的数据流图.接着介绍了伞系统的建模方法,重点讨论了主伞衣的模型和降落过程的实现.然后介绍了投放环境的仿真方法,讨论了天空、地形以及飞机的建模方法.最后给出了一个利用Open GL实现该系统的方法,并显示了系统的运行情况.该系统能真实反映降落伞的整个投放过程.
【总页数】4页(P24-27)
【作者】朱勐;庄毅
【作者单位】南京航空航天大学信息科学与技术学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学信息科学与技术学院,江苏,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.差分GPS与相对GPS在降落伞精确投放中的应用 [J], 方群;李东;等
2.OpenGL在降落伞空投仿真系统中的应用 [J], 占江城;王乘
3.工业仿真系统动态导入OBJ模型的研究与实现 [J], 廖浩宏;韦宇炜;刘强
4.基于VR的地铁应急疏散仿真系统研究与实现 [J], 李润法;董守放;王子甲;王爱丽
5.观测级ROV半实物仿真系统研究与实现 [J], 倪昱;苏涛;孙功武;李新光
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冲压翼伞充气过程的数值模拟
冲压翼伞充气过程的数值模拟田似营; 常浩; 凌蕾; 杨周【期刊名称】《《航空科学技术》》【年(卷),期】2019(030)008【总页数】7页(P28-34)【关键词】冲压翼伞; MSD模型; 松耦合; 充气过程; 数值模拟【作者】田似营; 常浩; 凌蕾; 杨周【作者单位】海鹰航空通用装备有限责任公司北京 100074【正文语种】中文【中图分类】V244.21+6降落伞作为一种空中安全救生和稳定减速装置，以其特有的重量（质量）轻、体积小、减速效果好等特点，在航空航天、兵器、体育运动以及救灾等方面得到了广泛的应用[1]。
与传统降落伞相比，冲压翼伞克服了普通降落伞低滑翔比、不可控制两大缺点，并具有可操控性、高滑翔比、高可靠性、低成本等优点，近几年来逐步广泛应用于多个领域。
因降落伞开伞过程涉及复杂的流固耦合问题，相关研究一直是一个难题。
降落伞的开伞过程主要分为拉直、充气和稳定下降三个阶段，充气阶段是最复杂的阶段。
目前对于降落伞充气阶段的研究大体分为三类：完全试验法、半试验半理论法及完全理论法。
完全试验法是通过多次试验分析降落伞充气过程的规律；半试验半理论法通过试验与理论相结合，理论计算中的相关数据需要由试验得到；完全理论法则是不依赖试验直接研究充气过程。
对于降落伞充气过程的数值模拟，按照流场模拟计算和伞衣结构模拟计算耦合方式的不同可分为紧耦合和松耦合。
紧耦合是每个时间步均将流场方程和结构方程联立求解，因方程特性不同，造成计算速度很慢，导致计算资源浪费。
松耦合是将上个时间步的流场计算结果传递至结构方程，并进行下个时间步的计算，再将结构计算结果传至流场方程进行下个时间步计算，可大大提高计算速度。
目前常用的数值模拟方法有基于质点-弹簧-阻尼模型（MSD 模型，也叫多节点模型）的耦合模拟、基于变空间域/稳定时间-空间（DSD/SST）格式的耦合模拟、基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）格式的耦合模拟和基于浸没边界法的耦合模拟[2，3]。
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放和人员空降的工具，广泛应用于军事、救援和航天等领域。
为了确保降落伞系统的安全性和可靠性，需要进行动力学建模和综合仿真。
本文将介绍降落伞系统动力学建模与综合仿真的方法和技术。
一、降落伞系统动力学建模降落伞系统动力学建模是指将降落伞系统的运动规律和力学特性用数学模型来描述和表示。
降落伞系统的动力学建模是实现综合仿真的基础。
1.1 降落伞系统的运动规律降落伞系统的运动规律可以分为自由下落阶段和绳索展开阶段。
在自由下落阶段，降落伞系统受到重力和空气阻力的作用，运动状态可以用牛顿第二定律来描述。
在绳索展开阶段，降落伞系统受到重力、空气阻力和绳索张力的作用，运动状态受到绳索展开的影响。
1.2 降落伞系统的力学特性降落伞系统的力学特性包括重心位置、质量分布、降落伞形状、材料特性等。
这些特性对降落伞系统的运动规律和稳定性有着重要影响。
二、降落伞系统综合仿真综合仿真是指利用计算机模拟技术对降落伞系统进行动力学仿真和性能评估。
通过综合仿真可以评估降落伞系统的性能，提出改进方案，优化设计。
2.1 动力学仿真动力学仿真是对降落伞系统的运动规律进行数值计算和模拟，以预测降落伞系统在不同条件下的运动轨迹和速度变化。
通过动力学仿真可以评估降落伞系统的稳定性和控制性能。
2.2 性能评估性能评估是对降落伞系统的性能进行定量分析和比较。
通过综合仿真可以评估降落伞系统的着陆精度、载荷能力、抗风能力等性能指标，为降落伞系统的设计和使用提供参考依据。
三、降落伞系统动力学建模与综合仿真实例为了更好地说明降落伞系统动力学建模与综合仿真的方法和技术，我们以某型号降落伞系统为例进行说明。
3.1 动力学建模根据该型号降落伞系统的特点和参数，我们可以建立降落伞系统的数学模型。
通过考虑重力、空气阻力和绳索张力等因素，可以得到降落伞系统在不同运动阶段的运动规律。
3.2 综合仿真利用计算机仿真软件，我们可以对降落伞系统进行综合仿真。
降落伞初始充气阶段数值模拟
降落伞初始充气阶段数值模拟
张红英;刘卫华;童明波;孙为民
【期刊名称】《南京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2009(41)2
【摘要】根据降落伞的结构和其在充气过程中的受力特性,以某平面圆形伞为原型,建立了伞衣初始充气过程中的计算流体力学与结构动力学的耦合模型.首次考虑了充气过程中折叠伞表的张开问题,建立了更接近降落伞物理模型的初始充气阶段伞表质点结构和受力方程.对流场的变化采用了准定常假设,利用simple算法数值模拟求解RNG κ-ε湍流模型下的雷诺平均N-S方程以获得每一状态伞表张开部分与折叠部分交界处质点的压差系数.把数值计算结果和试验结果及经验值比较,得到如下结论:(1)初始充气阶段伞衣外形变化为:整个阶段,伞衣展开部分外形基本保持较光滑的直筒形状,而非喇叭形.与试验结果相比,计算结果较真实地反映了初始充气阶段伞衣外形的变化情况.(2)当无因次充气时间为0.27左右时.初始充气阶段结束,伞衣投影面积随充气时间呈线性变化,计算值与实验值接近.
【总页数】5页(P207-211)
【作者】张红英;刘卫华;童明波;孙为民
【作者单位】南京航空航天大学航空宇航学院,南京,210016;南京航空航天大学航空宇航学院,南京,210016;南京航空航天大学航空宇航学院,南京,210016;南京航空航天大学航空宇航学院,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】V244.2;V445
【相关文献】
1.无限质量降落伞充气动力学数值模拟
2.有限质量降落伞充气动力学数值模拟
3.降落伞主充气阶段数值模拟
4.基于控制体积方法的降落伞初始充气模型
5.降落伞初始充气阶段数值模拟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ALE的降落伞充气过程数值仿真
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｏ ｙ ａ ｉ ｄ ｃ ｌｒ ｔｒ ｐ ｎ ｎ ｒ ｃ ｓ ； ｒ ｉｒｒ ｇ ａ ｇ ｌｒｍｅｈ ｄ （ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｒ ｄ ｎ ｍ ｃ ｅ ｅｅ ａｏ ；ｏ ｅ ｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｂｔａ ｙＬａ ｒ ｎ ｅＥｕｅ ｔ ｏ ＡＬＥＭ ） ｎ ｉ ；ｉｆ —
ｎｔ ａ ｓ ｉｅ ｍ ｓ
降落 伞 以重 量 轻 、 减速 效 果好 等 特点 在 航 空 、 航 天 以及兵 器等 领域有着 广泛 的应 用 。 国 内降落 而
伞设计 主要 基 于经验 和半 经 验公式 ， 需要 通过 大量
的实 物试 验来验 证 ， 是这 种方式 不仅耗 费 大量人 但
第 ４ 卷第 ３ ４ 期
２１ ０ ２年 ６月
南 京 航 空 航 天 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＮａ ｊ ｇＵ ｎｉ ｒ ｉｙ ｏ ｒ ｎａ ｔｃ Ｌ ｔｏ ａ ｔ ｓ ｏ ｒ ａ ｎｉ ｖｅ ｓ ｔ ｆ Ａｅ ｏ ｕ ｉｓ ８ ｒ ｎ ｕ ｉ ｏ ｎ Ａｓ ｃ
耦合 点 距离 ｄ计 算 界 面力 Ｆ （ 一是・ ， 中 ｋ为 ｄ其
维 降落伞 开伞 过程 ， 与试 验 结果 进 行 了对 比， 并
获 得 了成功 ；０ ９年 ， ｅｋｎ等人 采用 浸 入边 界法 ２０ Ｐ ｓｉ （ｍｍｅｓｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｔｏ ，Ｉ Ｍ ） 算 了 三维 Ｉ ｒｅ ｏ ｎ ａｙ ｍｅｈ ｄ Ｂ 计 模 型 伞 开 伞 情况 ， 无 法 获 得 伞 衣 应 力 应 变 等 情 但 况 ；０ ２年 ， ａ ｉ ｗａ等人用 稳 定空 域流 固耦 合 ２１ Ｔ ｋｚ ａ 法计 算 了降落 伞稳 降时 的结构 和 流场情 况 ， 但没 有
度 为 ４ ２ｋ ｍ～， 衣 弹性 模 量为 ４ ３ ０ Ｐ ， ６ ｇ・ 伞 ． ×１ ａ
降落伞充气过程的参数化仿真软件
降落伞充气过程的参数化仿真软件吕伯平;尚琨;高兴龙;张青斌【摘要】降落伞充气过程是典型的流固耦合问题,具有复杂的耦合动力学行为.基于ANSYS/LS-DYNA软件的参数化设计语言和任意拉格朗日欧拉算法开发了适合于航空伞型降落伞充气展开过程的三维仿真系统;介绍了系统主要算法思想和基本组成结构;以某型开缝降落伞的充气过程为例,通过人机交互界面输入伞形、伞衣几何尺寸、流场几何尺寸、伞衣材料等系统参数,数值模拟了降落伞开伞过程,得到了开伞过载,伞衣3D外形变化等计算结果,验证了仿真系统的有效性和可行性.该仿真软件可应用于降落伞低速空投试验和风洞试验的模拟和技术验证.【期刊名称】《系统仿真技术》【年(卷),期】2013(009)004【总页数】7页(P292-298)【关键词】LS-DYNA;降落伞充气过程;流固耦合;任意拉格朗日欧拉【作者】吕伯平;尚琨;高兴龙;张青斌【作者单位】空军装备部,北京100843;复杂航空系统仿真重点试验室,北京100076;国防科学技术大学航天科学与工程学院,湖南长沙410073;国防科学技术大学航天科学与工程学院,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】V441.81 引言降落伞的地面试验和空投试验具有试验成本高、周期长和难度的大等局限性[1]。
研制降落伞充气展开仿真系统已逐渐成为降落伞充气领域的焦点问题，降落伞充气展开仿真系统可以对降落伞系统工作全过程进行整体的仿真模拟和评估，是研制、验证和改进降落伞系统的重要工具。
目前，国外由于对此问题研究较早，软件也较为丰富。
美国、欧空局、法国、俄罗斯、德国、西班牙等国的众多研究机构对降落伞充气展开仿真系统进行了研究，开发了相应的系统仿真软件[2－3]，但由于降落伞充气问题的复杂性，软件多为针对特定伞型开发，模型功能单一，且由于保密原因，无法获得相关的软件和模型。
国内国防科学技术大学[4]、南京航空航天大学[5]、北京航空航天大学[6]开展了相关方面的研究，但与国外相比，有较大差距。
十字形伞开伞充气过程数值仿真研究
航天返回与遥感第44卷第3期32SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING2023年6月十字形伞开伞充气过程数值仿真研究谢淮刘宇王臻昌飞（北京空间机电研究所，北京100094）摘要十字形降落伞是航空航天减速领域常用的伞型，开伞充气过程是其工作过程中较为复杂的一个阶段。
为了研究十字形伞开伞充气过程中的动力学特性，文章基于任意拉格朗日-欧拉方法对十字形伞开伞过程进行流固耦合仿真计算，并将计算结果与风洞试验结果进行对比。
对比发现：仿真计算得到的十字形伞稳态外形与试验结果一致，且仿真获得的降落伞气动载荷历程曲线与试验结果基本相符，载荷呈现出随着开伞过程逐渐增大，在开伞结束达到最大值后略有降低并逐渐稳定的趋势。
仿真结果还表明，在十字形伞开伞过程中，伞衣的最大应力点位于伞臂的中心区域，充气顺序的先后会影响伞臂的应力分布，降落伞稳定后伞衣应力呈对称分布。
文章采用的仿真方法能较好地模拟十字形伞开伞充气的动力学过程，得到的伞衣应力分布特点及影响因素可为十字形伞的设计与优化提供参考。
关键词十字形降落伞计算流固耦合动力学开伞充气中图分类号: V445文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)03-0032-09DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.03.004Numerical Simulation Study of Cruciform ParachuteDeployment and Inflation ProcessXIE Huai LIU Yu WANG Zhen CHANG Fei（Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China）Abstract The cruciform parachute is a commonly used parachute design in the field of aerospace deceleration，and the deployment and inflation stage is a complex stage of its operation. In order to study the dynamics characteristics of cruciform parachute deployment and inflation process, this paper employs the arbitrary Lagrangian-Eulerian method to carry out the fluid-structure interaction simulation calculations on the deployment process of a cruciform parachute. The computed results are compared with wind tunnel test results. The comparison shows that the simulated steady-state shape of the parachute is consistent with the experimental results, and the simulated aerodynamic load history curve of the parachute is largely in agreement with the test results. The load exhibits a gradual increase during the deployment process, reaching its maximum value after the completion of the deployment, followed by a slight decrease and gradual stabilization. The simulation results also show that, during the cruciform parachute deployment process, the maximum stress point of the canopy is located in the central region of the canopy arms, and the inflation sequence affects the stress distribution along the arms. After the parachute stabilizes, the canopy stress exhibits a symmetrical distribution.收稿日期：2023-01-06基金项目：工业和信息化部重点实验室开放基金（KLAECLS-E-202004）引用格式：谢淮, 刘宇, 王臻, 等. 十字形伞开伞充气过程数值仿真研究[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(3): 32-40.XIE Huai, LIU Yu, WANG Zhen, et al. Numerical Simulation Study of Cruciform Parachute Deployment and第3期 谢淮 等: 十字形伞开伞充气过程数值仿真研究 33The simulation method employed in this study effectively simulates the dynamic process of cruciform parachute deployment and inflation, and the characteristics of canopy stress distribution and influencing factors can provide valuable insights for the design and optimization of cruciform parachutes.Keywords cruciform parachute; fluid-structure interaction (FSI); deployment; inflation0 引言降落伞是目前航空航天领域应用最广泛的减速手段[1-2]，根据伞衣结构形式的不同，可以分为平面圆形伞、方形伞、带条伞、环帆伞以及十字形降落伞等。
降落伞强度空投试验模型的气动-动力学特性仿真
降落伞强度空投试验模型的气动-动力学特性仿真张章;王立武;王文强;王奇;吕智慧;李健【摘要】Aerodynamic and dynamic numerical research of parachute airdrop model is a main concern for airdrop test design and parachute deceleration system performance evaluation. In this paper, aerodynamic characteristics and stability of the airdrop test model are investigated, trajectory and motion posture are also discussed. Furthermore, the influence induced by dynamic pressure relative deviation between the measurement value of airspeed head and real value when parachute opening in different angles of attack are also analyzed in this paper. The result shows axial force coefficient decreases when angle of attack is above 4°. Normal force coefficient and pitching moment coefficient have a linear increment with angle of attack increases. The aero-dynamic stability is high enough and the airdrop test center of pressure location moves back with the angle of attack increases. After airdrop test model extraction and before parachute opening, the velocity of airdrop test model has a linear increment with altitude declines, and there is a periodic oscillation in angle of pitch and an-gle of attack. Since the influence of angle of attack, there is dynamic pressure relative deviation between the measurement value of airspeed head and real value when parachute opening. However, the relative deviation range is not more than 14%. The research result can be applied in parachute airdrop test design.%降落伞强度空投试验模型的气动-动力学特性仿真研究对空投试验方案设计和降落伞减速系统性能的考核至关重要.文章运用数值模拟手段分析了空投试验模型的气动特性和气动稳定性,探讨了降落伞开伞前空投试验模型的弹道轨迹和运动姿态的变化,并针对不同飞行攻角下空速管动压测试值与实际开伞动压存在相对偏差所造成的影响进行了分析.结果表明:空投试验模型的轴向力系数在攻角大于4°时有所下降.法向力系数和俯仰力矩系数随着飞行攻角增加以近似线性的方式增大,压心位置后移,气动稳定性良好.在模型投放后至降落伞开伞前的过程中,随着高度下降空投试验模型的速度以近似线性的形式增大,且俯仰角和攻角均存在周期摆动现象.由于飞行攻角的影响,空速管测得的动压值与开伞实际动压存在相对偏差,但相对偏差范围不会超过14%.研究结果可以为降落伞强度空投试验的方案设计提供参考.【期刊名称】《航天返回与遥感》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】10页(P1-10)【关键词】降落伞空投试验;气动性能;动力学特性;动压偏差;数值模拟;航天返回【作者】张章;王立武;王文强;王奇;吕智慧;李健【作者单位】北京空间机电研究所,北京 100094;中国空间技术研究院航天器无损着陆技术核心专业实验室,北京 100094;北京市航空智能遥感装备工程技术研究中心,北京 100094;北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京100094;北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V211.3大型降落伞广泛用于卫星[1]、飞船[2]、探测器等[3-4]航天器的气动减速与回收着陆。
降落伞设计软件的研制
降落伞设计软件的研制
余莉;夏文庆;朱春玲
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2004(021)012
【摘要】针对当前计算机软件技术的最新成果,利用最新VC++编程环境,自行开发了一个降落伞设计的软件系统.通过此软件系统,可大大提高降落伞设计的精度和速度.该文主要介绍初级版本的降落伞设计软件开发的研究进展和最新成果.主要包括面向对象的界面设计,数据库建立,结构设计,校核分析四部分内容.文中最后还根据某定型伞的设计指标,采用此软件系统设计了一个降落伞,结构分析结果和性能分析校核结果和某定型伞相比均非常吻合,此软件系统可为降落伞设计、制造厂家提供服务.
【总页数】4页(P66-69)
【作者】余莉;夏文庆;朱春玲
【作者单位】南京航空航天大学航空宇航学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学航空宇航学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学航空宇航学院,江苏,南
京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】V412.4;V445
【相关文献】
1.火星探测用降落伞研制试验简介 [J], 荣伟;陈旭
2."火星探测漫游者"降落伞的研制 [J], 陈旭;荣伟;陈国良
3.美国研制飞机使用的超级降落伞有望阻止空难 [J], 唯声
4."天问"一号火星探测器降落伞研制回顾 [J], 高树义;李健
5.我院大学生科技创新项目“多旋翼无人机降落伞及折叠机架的研制”通过验收[J],
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（ １ ． Ａ ｉ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ８ ４ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｃ ｏ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ Ａｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ７ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｄｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ ０ ７ ３， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ ０ １ Βιβλιοθήκη 年 １ １月 系 统 仿 真 技 术
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＮＯ Ｖ ．， ２ ０１ ３ Ｖｏ １ ． ９． ＮＯ． ４
第 ９卷 第 ４期
中 图分 类 号 ：Ｖ ４ ４ １ ． ８
文献标识码 ： Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｐ ａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕｔ ｅ ｉ ｎｆ ｌａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｌｕ ｆ ｉ ｄ — ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ， ｗｉ ｔ ｈ ｓ ｏ ｐ ｈ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ
摘 要 ： 降 落 伞 充 气 过程 是 典 型 的流 固耦 合 问题 ， 具 有 复 杂 的耦 合 动 力 学 行 为 。基 于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ／ Ｌ Ｓ — Ｄ Ｙ Ｎ Ａ软 件 的参 数 化设 计 语 言 和 任 意 拉 格 朗 日欧 拉 算 法 开 发 了适 合 于 航 空 伞 型 降落 伞 充 气 展 开 过 程 的 三 维 仿 真 系 统 ； 介 绍 了 系统 主
降 落 伞 充 气 过 程 的参 数 化 仿 真 软 件
吕伯 平 ，尚 琨 ，高兴龙 。 ， 张 青斌 。
（ １ ． 空军装备部 ， 北京 １ ０ ０ ８ ４ ３ ； ２ ． 复 杂 航 空 系 统 仿 真 重 点试 验 室 ， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ６ ；
３ ． 国 防 科 学技 术 大 学 航 天 科 学 与 工 程 学 院 ， 湖南 长 沙 ４ １ ０ ０ ７ ３ ）
ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｓ ．Ｂａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ａｒ ｂ ｉ ｔ ｒ ａ ｒ ｙ Ｌａ ｇ ｒ ａ ｎ ｇｅ Ｅｕ ｌ ｅ ｒ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ＡＮＳＹＳ ／ＬＳ－ ＤＹＮ Ａ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｄ ｅ， ａ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｐ ａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕ ｔ ｅ ｉ ｎ ｌａ ｆ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ
了仿 真 系统 的有 效 性 和 可 行 性 。 该 仿 真 软 件 可应 用 于 降落 伞 低 速 空 投 试 验 和 风 洞 试 验 的模 拟 和技 术 验 证 。
关键词 ： Ｌ Ｓ — Ｄ Ｙ Ｎ Ａ； 降落伞充气过程 ； 流 固耦 合 ； 任 意拉 格 朗 日欧 拉
Ｐ ａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕ ｔ ｅ Ｉ ｎ ｆ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ
要算 法思 想 和 基 本 组 成 结 构 ； 以某 型 开 缝 降 落 伞 的 充 气 过 程 为 例 ， 通过人 机交互界面输入伞形 、 伞 衣几何尺寸 、 流 场 几何 尺 寸 、 伞 衣 材 料 等 系 统参 数 ， 数 值模 拟 了 降 落伞 开 伞 过 程 ， 得 到 了 开伞 过 载 ， 伞衣 ３ Ｄ外 形 变 化 等 计 算 结 果 ， 验 证
ｐ ａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕ ｔ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕ ｔ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ， ｐａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕ ｔ ｅ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｉ ｚ ｅ，ｆ ｌｏ ｗ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｉ ｚ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ
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