[发明专利]一种基于逆向动力学对翼伞进行弦向折叠的方法

说明书

本发明提供了基于逆向动力学对翼伞进行弦向折叠的方法，包括以下步骤:1）建立展向折叠后的翼伞模型；2）对展向折叠后的翼伞模型进行第一次弦向折叠，得到第一次弦向折叠模型；3）对展向折叠后的翼伞模型进行第二次弦向折叠；4）得到最终的弦向折叠翼伞模型。将弦向折叠翼伞模型用于后期的柔性翼伞充气展开过程中的流固耦合计算中，通过计算分析出翼伞充气展开过程中的流固耦合问题，可以更有利分析翼伞在充气展开过程中的流场衍变、伞衣结构应力应变、翼伞气室充气是否饱满、开伞动载等诸多问题，有利于提高对翼伞的设计和使用能力。

技术领域

本发明涉及空降设备技术领域，具体是一种基于逆向动力学对翼伞进行弦向折叠的方法。

背景技术

冲压翼伞是由柔性织物组成的，具有储存空间小、滑翔比高、操作性好等优点，在航天返回中有着重要的作用。翼伞折叠展开的过程很短，很难采集实验数据，因此数值仿真模拟成为研究此问题的常用方法。在数值模拟时，需要翼伞折叠后的模型。如何建立翼伞折叠后且可用于计算的模型，成为了空投空降领域的一大难题。目前对于翼伞的展向折叠，国内外主要采用从低到高的顺序，由点到线、由线到面建立几何模型，再划分网格进行计算，但这种方法只适用于充气阶段的计算。

目前国内外关于柔性翼伞的折叠方法主要有以下两种：（1）基于初始矩阵修正的直接折叠方法，该方法克服了多层伞衣同时折叠带来的误差，进行翼伞的“Z”字型建模；（2）一种基于曲面自由变形思想的折叠方法，通过设置节点的位移来使曲面变形，完成翼伞的折叠。

翼伞充气展开过程中的流固耦合问题一直是目前翼伞研究领域的难点，目前国内外公开文献中均没有关于翼伞充气展开过程中流固耦合问题的较好结果。

然而，以上方法均只适用于对翼伞进行展向折叠，国内外对翼伞的弦向折叠均没有太多研究，对分析翼伞充气展开过程中的流固耦合问题还是一个技术难点，不能较好的分析出翼伞在充气展开过程中的流场衍变、伞衣结构应力应变、翼伞气室充气是否饱满、开伞动载等诸多问题。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供了一种基于逆向动力学对翼伞进行弦向折叠的方法。

本发明所述的一种基于逆向动力学对翼伞进行弦向折叠的方法，包括以下步骤:

1）建立展向折叠后的翼伞模型；

2）对展向折叠后的翼伞模型进行第一次弦向折叠，得到第一次弦向折叠模型；

3）再对得到的第一次弦向折叠模型进行第二次弦向折叠；

4）得到最终的弦向折叠翼伞模型。

进一步优化，步骤2）的具体步骤为：

2.1：先对展向折叠后的翼伞模型的中间部分的上端和底部分别设有第一刚性固定夹板、第二刚性固定夹板，将翼伞模型的中间部分进行夹持固定；

2.2：再将左右两部分底部各加设第一刚性旋转压板、第二刚性旋转压板，第一刚性旋转压板绕轴一进行顺时针旋转，第二刚性旋转压板绕轴二进行逆时针旋转；

2.3：旋转到所需程度后，去除第一刚性固定夹板、第二刚性固定夹板、第一刚性旋转压板、第二刚性旋转压板，完成对翼伞模型进行第一次弦向折叠，得到第一次弦向折叠模型。

进一步优化，步骤2.2）中的顺时针旋转、逆时针旋转的旋转角速度w= 0.1 rad/s，旋转至180°。

进一步优化，步骤3）的具体步骤为：

3.1：先对第一次弦向折叠模型的正中间垂直设有刚性固定压板，将第一次弦向折叠模型分为左右两部分；

3.2：再对左右两部分的底部各加设第三刚性旋转压板、第四刚性旋转压板，第三刚性旋转压板绕轴三进行顺时针旋转，第四刚性旋转压板绕轴四进行逆时针旋转；

3.3：旋转到所需程度后，去除刚性固定压板、第三刚性旋转压板、第四刚性旋转压板，完成对翼伞模型进行第二次弦向折叠，得到最终的弦向折叠翼伞模型。