[发明专利]一种降落伞柔性绳带阻尼系数的获取方法

说明书

一种降落伞柔性绳带阻尼系数的获取方法，属于航空航天气动减速技术领域。本发明包括：首先对降落伞绳带进行静态拉伸试验，获取绳带的断裂伸长率和该长度下刚度，然后进行降落伞绳带的冲坠试验，根据降落伞绳带的应用条件和断裂伸长率，选取合适的配重和抬高高度，由拉力传感器记录降落伞绳带在振动过程中载荷的变化曲线，根据载荷曲线衰减平均值，得到衰减周期。由冲坠试验降落伞绳带长度及静态拉伸试验绳带长度及刚度，计算得到冲坠试验中绳带的刚度。结合载荷衰减周期及绳带的刚度，获取绳带的阻尼系数。

技术领域

本发明涉及一种降落伞柔性绳带阻尼系数的获取方法，属于航空航天气动减速技术领域。

背景技术

在航空航天领域，降落伞是一种气动减速和稳定的装置。降落伞由伞衣、径向带、伞绳、连接带、吊带等组成。工作前包装在伞包内，经过拉直及充气过程产生气动阻力，气动阻力由伞衣传导至径向带、伞绳、连接带及吊带，最后传递给回收舱，实现回收舱的姿态稳定或减速功能。在降落伞刚充满时，气动阻力迅速增加，降落伞和回收舱发生震荡，震荡过程不仅降落伞与回收舱的姿态发生变化，降落伞绳带中的载荷也产生明显变化，这均与降落伞绳带的刚度和阻尼系数紧密相关，降落伞开伞后，如遇到风场干扰，降落伞及回收舱的姿态也会发生变化，为了获取各种条件下降落伞及回收舱的姿态响应和降落伞绳带的载荷响应，必须准确的获取降落伞绳带的阻尼系数。

另外，在其它应用绳带结构而且对绳带载荷敏感的领域，同样需要获取绳带的阻尼系数。

柔性绳带不同刚性结构，其只能承受拉力，在柔性绳带的振动过程中，只有绳带伸长时才满足粘性阻尼系统的自由振动规律。

目前柔性绳带的阻尼系数一般通过经验估算、仿真计算、试验法得到。其中，经验估算时，一般取为绳带刚度的常数倍，估算值误差较大，需要进一步验证。在仿真计算中，难以对降落伞绳带进行高精度微观结构的建模分析，计算结果可信度不高。目前有学者使用位移试验法，将绳带绷紧后，施加激励，根据摄像机记录的绳带振动位移计算其阻尼系数，该方法中需要高速高分辨率摄像机，而且需要手动从图像中识别绳带的位置，计算过程较为复杂，误差较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种降落伞柔性绳带阻尼系数的获取方法，通过对降落伞绳带进行冲坠试验，获取冲坠过程中绳带载荷的衰减周期，结合绳带载荷的衰减周期和刚度，得到降落伞绳带阻尼的计算方法。

本发明的技术解决方案是：一种降落伞柔性绳带阻尼系数的获取方法，包括如下步骤：

通过降落伞绳带静态拉伸试验，获取静态拉伸试验降落伞绳带的试验长度、断裂伸长率和刚度；

选定合适的配重和抬高高度，进行降落伞绳带的冲坠试验，获取绳带振动过程中的载荷衰减周期；

根据冲坠试验中降落伞绳带的长度，计算得到进行冲坠试验降落伞绳带的刚度；

根据单自由度粘性阻尼系统自由振动的运动方程，结合降落伞绳带的刚度和载荷衰减周期，得到降落伞绳带的阻尼系数。

进一步地，所述进行在降落伞绳带的冲坠试验包括如下步骤：

选取质量为m₁的配重，降降落伞绳带一端固定，另一端连接配重；

将配重抬高至高度h₁；高度h₁为释放配重后，降落伞绳带自由下落直至开始受力时的距离；

释放配重，使用拉力传感器记录绳带载荷变化曲线，从绳带载荷变化曲线中读取N个载荷波峰时间宽度分别为t₁、t₂、……t_N，其中N大于3。