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原文传递一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法

专利名称：	一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法
摘要：	本发明公开了一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，具体包括选取基准翼型、计算翼伞特征参数、设计翼伞吊挂系统、选取主体圆伞并将主体圆伞与翼伞组合连接，最后对主体圆伞形状进行优化，完成基于圆形混合翼伞的优化设计。本发明把传统圆伞与翼伞结合在一起，将两者进行规划组合，并对其进行了优化，该方法所设计的圆形混合翼伞可控性高且滑翔性能优良，减速效果好，充分满足了航天器助推器回收过程中对伞系统的要求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	咸阳师范学院
发明人：	李艳红
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910511083.3
公开号：	CN110228607A
代理机构：	西安弘理专利事务所
代理人：	杜娟
分类号：	B64G1/62(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	712000 陕西省咸阳市渭城区文林路43号
主权项：	1.一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1)选取翼伞的基准翼型为Clark-Y翼型，根据基准翼型确定翼伞的网络模型；步骤2)将翼伞作为刚体，分别计算翼伞的伞衣面积、弦长、展长、弧面下反角和展向角，以完成翼伞伞衣结构设计，至此，翼伞设计完成；步骤3)分别确定翼伞安装角和伞绳长度，以完成翼伞吊挂系统设计；步骤4)选取C9圆形降落伞为原型并将尺寸缩小10倍作为主体圆伞，在主体圆伞两侧分别设置一个相互对称的设计完成的翼伞，得到圆形混合翼伞，圆形混合翼伞的伞衣结构以中心平面对称分布；步骤5)将主体圆伞结构优化为飞艇艇体上半部结构，两侧翼伞结构不变，得到椭球形形混合翼伞，基于圆形混合翼伞的优化设计完成。 2.根据权利要求1所述的一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，其特征在于，所述步骤1)具体为，选取翼伞的基准翼型为Clark-Y翼型，选择翼型库中典型Clark-Y翼型的模型，改变翼型表面的节点个数，建立不同的网络模型，计算不同网络模型的仿真气动参数，所述仿真气动参数包括升力系数、升力系数误差率、阻力系数、阻力系数误差率，选择减去误差后升力系数最高且阻力系数最低的网络模型为翼伞的网络模型。 3.根据权利要求2所述的一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，其特征在于，所述步骤2)中计算翼伞的伞衣面积具体为，选择翼伞的抗风速度和滑翔比，根据滑翔比和抗风速度的交线获得以滑翔比为横轴、单位面积伞衣承重量为纵轴的翼伞下沉速度曲线，该下沉速度速度曲线上滑翔比对应的点的纵坐标即为单位面积的伞衣承重量M；根据下式计算翼伞的伞衣面积As，式(1)中，Gtot表示翼伞本身以及负载的质量，Gtot为设定值，As表示翼伞的伞衣面积。 4.根据权利要求3所述的一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，其特征在于，所述步骤2)中计算翼伞的弦长和展长具体为，确定翼伞的展弦λ比为3，且式(2)中，b表示展长，c表示弦长，又由于As＝bc (3)，将式(2)与式(3)联立，求解b和c，即得到翼伞的展长和弦长。 5.根据权利要求1所述的一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，其特征在于，所述步骤2)中计算翼伞的弧面下反角和展向角具体为，根据如下翼伞弧面下反角β和升力系数的关系式 Cy＝Cy,β＝0cos2β (4) 式(4)中，Cy为升力系数，Cy,β＝0为下反角为0°时的升力系数，根据翼伞的展弦比λ＝3，选取弧面下反角β为20°；根据几何关系可知，弦切角为展向角的二分之一，翼伞的弧面下反角即为翼伞的弦切角，则翼伞的展向角ε根据下式计算得出， ε＝2β (5) 求得翼伞的展向角ε为40°。 6.根据权利要求1所述的一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，其特征在于，所述步骤3)具体按照以下步骤实施：翼伞的迎角α、安装角γ和滑翔角θ之间的关系如下， θ＝α+γ (6) 且式(7)中，K为所确定的翼伞滑翔比，W代表下沉速度，Vw代表翼伞滑翔时水平运动速度，Cy为升力系数，Cx为阻力系数，根据式(7)计算滑翔角θ，且当迎角取8°左右时，翼型的升阻比达到最大值，翼伞的滑翔性能取最优，因此将翼伞的稳定工作迎角选在8°，并根据式(6)计算得出安装角γ；取翼伞的伞绳长度为其展长的0.6倍。 7.根据权利要求1所述的一种基于圆形混合翼伞的优化设计方法，其特征在于，所述步骤4)中设计完成的翼伞与主体圆伞的组合连接通过CATIA软件中的相交指令完成。
所属类别：	发明专利