有限质量降落伞充气动力学数值模拟

为研究空投任务中降落伞有限质量充气过程的动力学行为,基于罚函数耦合方法和网格自适应技术分析了降落伞柔性结构与周围不可压缩流场的流固耦合特性。数值模拟开伞过程伞衣三维外形变化,获得降落伞系统下落速度、阻力面积等参数;对比分析初始投放速度对降落伞开伞时间、伞衣阻力面积的影响;通过试验数据对比分析开伞力变化。计算结果表明,该方法可以有效模拟降落伞系统有限质量充气过程的动力学特性,仿真结果与试验结果相符。

民机弹射降落伞离机充气过程和安全分析

当降落伞牵引小质量负荷(应急数据记录系统)从大型民用飞机机身下方弹射离机时,不同于弹体等刚性物体,柔性伞衣充气过程中剐蹭机身等安全隐患更大。为了研究弹射降落伞离机充气过程气动特性和运动轨迹,采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange Euler, ALE)方法,对不同来流速度和角度条件下的降落伞开伞过程、气动特性和流场特性进行了数值模拟,分析了来流速度和角度对伞衣充气过程的影响。结果表明:当伞衣贴近或挤压机身时,伞衣侧面剪切层和近尾迹区中的涡运动都会受到机身影响,但降落伞不会完全失效,这时伞衣投影面积相对较小,充气过程的动载峰值变小。同时,在40~160 m/s来流速度、临界来流迎角下,给出了降落伞可安全弹射离机的来流条件,为分离式飞机应急记录跟踪系统设计提供了理论支持。

小型降落伞充气和伞衣塌陷过程

为了研究小型电子装置降落伞伞衣在充气和塌陷过程中的流场特性,判断伞衣充气过程的安全性,采用任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange Euler,ALE)方法,对伞衣的分离剪切层演化及其尾流区的涡运动进行分析,探讨来流速度和前置体质量等因素对充气过程的影响.结果表明:根据流场演化的特点,降落伞充气过程中尾流再附现象导致伞顶塌陷.在物伞系统速度比为5~20,质量比为0.5~1.4等大范围工况内,伞衣只存在局部塌陷,开伞失败的风险较小,是较为安全的工况;当前置体质量过小时,伞衣可能发生大面积塌陷,是较为危险的工况.