[发明专利]群伞碰撞求解方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及一种群伞碰撞求解方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括建立群伞系统的多刚体模型，采用参数化的方法建立伞衣外形，将伞衣简化为一椭球面和锥面，这种简化方法既能保证计算结果和实际情况的接近程度，又不至于使得模型过于复杂降低计算效率；通过几何分析，仅利用伞的当期运动学信息和伞衣外形参数得到伞衣接触面积，根据伞衣接触面积确定群伞接触力、伞相对运动的摩擦力和由于群伞接触导致的伞阻力面积损失，与一般群伞飞行动力学模型兼容性好。本方法综合利用伞内动压和伞衣接触面积计算两伞间的碰撞力，解决了现有技术不考虑伞衣本身几何特性和伞内动压的问题。

技术领域

本申请涉及群伞动力学技术领域，特别是涉及一种群伞碰撞求解方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

降落伞是航天器返回或货物空投任务中的一种关键装备，对于重型空投或大重量返回舱一般会采用多具主伞对载荷进行减速，构成群伞减速系统。在群伞系统下落阶段，由于气流扰动，伞与伞之间往往会发生碰撞接触现象，对载荷的运动状态产生较大的影响。为了提高系统设计的可靠性，需要对群伞在下落阶段的碰撞现象进行评估，由于重型空投试验花费巨大，采用试验手段进行分析会耗费大量人力物力。一种合理的群伞碰撞建模分析方法可以极大地提高产品的设计效率。

现有的群伞碰撞动力学模型，不考虑伞的外形和当前伞内动压，采用直接在两伞间施加力的方法：包括在两伞间施加弹簧阻尼力或者在两伞间施加与距离平方项成反比的斥力，不能够反映伞内动压变化引起的接触力改变，同时没有考虑伞衣在接触时的外形改变，与试验结果的对比差异较大。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够真实地模拟和反映群伞间的碰撞过程，并兼顾计算效率与计算精度的群伞碰撞求解方法、装置、计算机设备和存储介质。本方法综合利用伞内动压和伞衣接触面积来计算两伞间的碰撞力，解决了现有技术不考虑伞衣本身几何特性和伞内动压的问提。

一种群伞碰撞求解方法，伞衣截面的纵切线长度函数所述方法包括：

采用多刚体建模方式建立群伞系统的飞行动力学模型。

对伞衣外形进行参数化简化，并根据简化后的伞衣外形参数以及在伞衣截面坐标系中的几何关系，确定伞衣截面的纵切线长度函数；所述伞衣截面为通过伞衣中心对称线的截面，由半椭圆和梯形组成；所述伞衣截面坐标系是以所述半椭圆的长轴为r轴，以伞衣中心为原点，按照右手法则构建的；所述纵切线为与平行于纵坐标轴的线。

当两伞碰撞时，根据两伞质心距离和几何关系，确定纵切线距离伞衣对称轴的距离。

根据两伞接触面处的几何关系、纵切线距离伞衣对称轴距离以及伞衣截面纵切线高度函数，确定两伞接触面的高度与伞的外形参数以及距离伞衣对称轴距离之间的关系方程式；所述两伞接触面由半椭圆和梯形组成。

根据预设约束条件，求解所述关系方程式，得到两伞接触面的高度。

根据两伞接触面的几何关系和两伞接触面的高度，得到两伞接触面的面积；

根据所述两伞接触面的面积、预设接触静压以及预设接触面摩擦系数，得到法向接触力和摩擦力。

根据伞的外形参数、纵切线距离伞衣对称轴的距离以及预估的阻力面积，确定由于群伞接触导致的伞阻力面积损失。

一种群伞碰撞求解装置，伞衣截面的纵切线长度函数所述装置包括：

构建群伞系统的飞行动力学模型模块，用于采用多刚体建模方式建立群伞系统的飞行动力学模型。