[发明专利]一种群伞系统阻力特性确定方法

说明书

一种群伞系统阻力特性确定方法，属于航天器返回减速着陆设计领域，采用流固耦合结合CFD(计算流体力学)的方式对群伞的阻力特性进行预测，引入了织物透气性试验数据以及拉伸试验数据对数学模型进行校准，具有很高的计算准确性；并且结合已有的风洞试验和空投试验数据，能够对群伞系统的阻力特性在设计阶段进行更准确的估算，有效指导研制过程，缩减风洞试验和空投试验的次数，节省时间和成本。

技术领域

本发明涉及一种群伞系统阻力特性确定方法，属于航天器返回减速着陆设 计领域。

背景技术

随着我国空间站建设的发展以及未来载人登月、空间探测等空间飞行返回 任务的进展不断加快，现有的单具大型降落伞以无法满足重量更大的航天器减 速及着陆要求，亟需能够提供更大气动阻力的降落伞系统。因此，我国新一代 载人飞船群伞系统的研制。不同于传统单伞系统，群伞系统有两具或以上的降 落伞组成航天器的气动主减速系统，同时系统复杂度更高，伞间气动及动力学 耦合特性导致其阻力特性计算和分析难度更大。

阻力特性是群伞最重要的性能参数，其决定了整个航天器系统稳降阶段的 着陆速度，关系着航天返回的成败、群伞系统的阻力特性一般以气动阻力面积 这一参数进行衡量。由于各具降落伞的流场均对其他伞的气动和动力学特性有 着影响，但并非组成系统的数具降落伞阻力面积的简单相加。一般飞行器的阻 力特性可通过风洞试验的方式进行测定，但要求飞行器在来流方向的投影面积 不超过风洞试验段截面积的5％。现有的风洞根本无法满足全尺寸降落伞的气 动性能测定试验要求，通常采用投放试验或飞行试验的方式测得，但这两种方 法都有着极高的成本和风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种群伞系统 阻力特性确定方法，采用流固耦合结合CFD(计算流体力学)的方式对群伞的 阻力特性进行预测，引入了织物透气性试验数据以及拉伸试验数据对数学模型 进行校准，具有很高的计算准确性；并且结合已有的风洞试验和空投试验数据， 能够对群伞系统的阻力特性在设计阶段进行更准确的估算，有效指导研制过程， 缩减风洞试验和空投试验的次数，节省时间和成本。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种群伞系统阻力特性确定方法，所述群伞系统包括群伞和载荷体，包括 如下步骤：

S1、确定群伞系统稳降状态的垂直着陆速度范围；

S2、根据S1所述的垂直着陆速度范围，利用织物透气性测试仪，测量不 同速度的法向来流在群伞伞衣两侧的压差，获得不同速度法向来流与群伞伞衣 两侧压差的关系；

S3、利用不同速度法向来流与群伞伞衣两侧压差的关系，通过流固耦合分 析方法对群伞的充气展开过程进行计算，获得群伞的气动外形和空间姿态位置；

S4、利用群伞的气动外形和空间姿态位置，计算获得群伞等效总阻力面积； 然后计算载荷体等效总阻力面积；

S5、根据群伞等效总阻力面积、载荷体等效总阻力面积，确定群伞系统的 等效总阻力面积，即获得群伞系统阻力特性。

上述的一种群伞系统阻力特性确定方法，优选的，利用拟合方法获得不同 速度法向来流与群伞伞衣两侧压差的关系。

上述的一种群伞系统阻力特性确定方法，优选的，根据群伞等效总阻力面 积、载荷体等效总阻力面积，通过线性叠加确定群伞系统的等效总阻力面积。

上述的一种群伞系统阻力特性确定方法，优选的，根据所述垂直着陆速度 范围，选取不同的速度值，然后测量相应速度值的法向来流在群伞伞衣两侧的 压差，获得不同速度法向来流与群伞伞衣两侧压差的关系。

上述的一种群伞系统阻力特性确定方法，优选的，所述群伞包括两具及以 上个降落伞。

上述的一种群伞系统阻力特性确定方法，优选的，群伞等效总阻力面积C_A0为：