火箭橇-阻力伞系统力学特性与流场分析

发布时间：2020-05-10 06:59

【摘要】：为了解决火箭橇-阻力伞系统的试验数据分析等工程实际问题。本文采用理论分析和数值方法,研究了火箭橇-阻力伞系统的力学特性和流场特性,分析了火箭橇试验条件下阻力伞阻力性能试验值与设计值差异的原因,并提出了火箭橇-阻力伞系统试验数据的修正理论和计算方法。主要工作和结论如下:(1)阻力伞的数值风洞计算和火箭橇-阻力伞系统的试验数据分析。获得了在洞壁干扰修正条件下的阻力伞性能参数。同时,针对火箭橇-阻力伞系统的原始试验数据,采用非等距二阶有限差分法,获得了火箭橇的运动速度和加速度。分析了试验数据中速度、加速度、拉力以及时间等物理量之间的关系。(2)数值研究了火箭橇和飞机的流场特性,利用数值模拟获得的火箭橇气动力,结合试验数据,建立了非定常、高速滑行试验条件下火箭橇系统的摩擦力分析与计算方法。在火箭橇的典型试验条件下(运动速度60~90m/s),火箭橇尾流场存在明显的气流下洗现象,火箭橇的尾流场特性、气动升力系数和气动阻力系数受来流速度的影响较小。在着陆滑行过程中,火箭橇尾流场的速度和压力分布与单垂尾飞机尾流场的速度和压力分布具有较好的相似性。此外,研究还发现相对滑动速度对摩擦因数仍存在较大影响:随着相对滑动速度的增大,摩擦因数减小。(3)利用质量阻尼弹簧模型方法(MSD方法)模拟了风洞试验工况、远场边界工况和火箭橇试验工况下的双伞充满外形,并详细研究了在这些工况下的阻力伞流场特性。此外,基于任意拉格朗日-欧拉方法(ALE方法)对远场边界工况下单、双伞的充气过程进行了数值模拟。研究表明,风洞试验工况和远场边界工况下,MSD方法和ALE方法得到的阻力伞充满外形几乎一致。在风洞试验条件下,单、双伞的阻力系数数值模拟值与试验值均吻合较好。与风洞试验工况和远场边界工况不同的是,火箭橇试验工况下,阻力伞系统会受到火箭橇尾流的气流下洗影响。(4)揭示了火箭橇的非定常运动和尾流场的动压损失是造成阻力伞阻力性能试验值与设计值产生差异的主要原因,并给出了试验数据修正理论及计算方法。对比分析了火箭橇-阻力伞系统的流场和远场边界的阻力伞流场,并结合试验数据,定量分析了非定常因素和动压损失对阻力伞阻力性能的影响,进而给出了基于火箭橇试验的阻力伞阻力性能修正计算方法。结果表明该修正理论和计算方法能够较好的反映阻力伞的阻力性能。
【图文】：

降落伞,回收伞,空降兵,伞兵

依据降落伞适用对象的不同，可细分为阻力伞、救生伞、伞兵伞、投物伞以及回收伞等，如图1.1 所示。(a) F-16A 战斗机的阻力伞 (b) 空降兵用伞(c)重装空投与航天回收用伞图 1. 1 降落伞的应用

阻力伞,飞机尾流,构型

在美国俄亥俄州的麦库克机场，，一具人用伞第的阻力伞使用记录。1933 年，德国研究了阻力伞辅助出了带条伞[4]。随着飞机飞行速度的大幅提高，减速的气动减速性能，特别是在潮湿跑道、结冰跑道以及尤为突出。因此，阻力伞由原来设定的应急装置，发且阻力伞的结构形状多样[5]，如图 1.2 所示。阻力伞要对阻力伞的工作性能深入研究分析。”战斗机 (b) Mikoyan M
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V216.8

【参考文献】