Please wait a minute...
 首页  期刊介绍 期刊订阅 联系我们 横山亮次奖 百年刊庆
 
最新录用  |  预出版  |  当期目录  |  过刊浏览  |  阅读排行  |  下载排行  |  引用排行  |  横山亮次奖  |  百年刊庆
清华大学学报(自然科学版)  2023, Vol. 63 Issue (3): 338-347    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2021.26.043
  论文 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
具有横向运动能力的圆形伞的设计
陈冠华1, 陈雅倩1,4, 周宁1, 贾贺2,3, 荣伟3, 薛晓鹏1
1. 中南大学 航空航天学院, 长沙 410083;
2. 南京航空航天大学 航空学院, 南京 210016;
3. 北京空间机电研究所, 北京 100076;
4. 浙江大学 航空航天学院, 杭州 310013
Flat circular parachute with lateral mobility
CHEN Guanhua1, CHEN Yaqian1,4, ZHOU Ning1, JIA He2,3, RONG Wei3, XUE Xiaopeng1
1. School of Aeronautics and Astronautics, Central South University, Changsha 410083, China;
2. College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;
3. Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100076, China;
4. School of Aeronautics and Astronautics, Zhejiang University, Hangzhou 310013, China
全文: PDF(13491 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 降落伞作为重要的减速工具,通常具备垂直减速能力,若其具备一定的稳定可控横向运动能力,将大大扩展降落伞的应用范围。伞衣上非对称开缝、开孔是实现平飞简单有效的方法。该文基于平面圆形伞设计了具有非对称孔、缝结构的伞型,并通过数值模拟方法计算对比流场结构、阻力系数和横向力系数等结果,验证其是否具备横向运动能力。通过计算可知,距伞底对应圆心角30°处环缝减速效果最佳。在此基础上,将伞的环缝长度缩短一半,并逐步加入径向孔,实现非对称开缝、开孔。在所有计算模型中,U形伞缝的设计会使降落伞的减速性能、横向运动性能有较大提升,同时伞随着迎角变化稳定性最佳。
服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
陈冠华
陈雅倩
周宁
贾贺
荣伟
薛晓鹏
关键词 降落伞非对称伞衣外形横向运动气动特性数值模拟    
Abstract:Parachutes provide rapid vertical deceleration, but are more useful if they also provide stable, controllable lateral movement. A simple, effective method for lateral motion is to cut asymmetrical slits or holes in the canopy. This study simulated flat circular parachute designs with asymmetric holes and slits. The flow fields and the drag and lateral force coefficients of several designs were compared to determine how effectively these parachutes provide lateral motion. The parachute with a 30° annular slit starting from the bottom of the canopy provides the best drag. Further design variations shortened the length of the annular seam and gradually added radial holes. In all the designs, the U-shaped slit greatly improves both the drag and the lateral motion of the parachute and gives the best stability with changes in the angle of attack.
Key wordsparachutes    asymmetric canopy    lateral movement    aerodynamics    numerical simulation
收稿日期: 2021-08-26      出版日期: 2023-03-04
基金资助:国家自然科学基金资助项目(12072377,11702332,11972192);航天进入减速与着陆技术实验室开放基金(EDL19092126)
通讯作者: 薛晓鹏,副教授,E-mail:xuexiaopeng@csu.edu.cn      E-mail: xuexiaopeng@csu.edu.cn
作者简介: 陈冠华(1998-),女,硕士研究生。
引用本文:   
陈冠华, 陈雅倩, 周宁, 贾贺, 荣伟, 薛晓鹏. 具有横向运动能力的圆形伞的设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 338-347.
CHEN Guanhua, CHEN Yaqian, ZHOU Ning, JIA He, RONG Wei, XUE Xiaopeng. Flat circular parachute with lateral mobility. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2023, 63(3): 338-347.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2021.26.043  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2023/V63/I3/338
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
[1] 余莉, 明晓. 降落伞技术的研究进展及展望[J]. 世界科技研究与发展, 2005, 27(5):21-25. YU L, MING X. Development history of parachute and its expectation[J]. World Sci-Tech R & D, 2005, 27(5):21-25. (in Chinese)
[2] 百度百科. 降落伞[EB/OL].[2021-08-20]. https://baike.baidu.com/item/%E9%99%8D%E8%90%BD%E4%BC%9E/80773?fr=aladdin#1. Baidu Daike. Parachute[EB/OL].[2021-08-20]. https://baike.baidu.com/item/%E9%99%8D%E8%90%BD%E4%BC%9E/80773?fr=aladdin#1.(in Chinese)
[3] 陈国良. 航天器回收着陆技术[J]. 航天返回与遥感, 2000, 21(1):9-15. CHEN G L. Recovery technology of spacecraft[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2000, 21(1):9-15. (in Chinese)
[4] Para-Commander[EB/OL].[2021-08-20]. https://www.parachutehistory.com/round/pc.html.
[5] 简相辉, 金哲岩. 降落伞工作过程数值模拟研究综述[J]. 航空科学技术, 2016, 27(10):1-7. JIAN X H, JIN Z Y. Review on the development of numerical simulations on parachutes[J]. Aeronautical Science & Technology, 2016, 27(10):1-7. (in Chinese)
[6] 张德良. 计算流体力学教程[M]. 北京:高等教育出版社, 2010. ZHANG D L. A course in computational fluid dynamics[M]. Beijing:Higher Education Press, 2010. (in Chinese)
[7] 阎超. 计算流体力学方法及其应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社, 2006. YAN C. Computational fluid dynamics methods and applications[M]. Beijing:Higher Education Press, 2006. (in Chinese)
[8] 孙元. 内混式空气雾化液体碎裂模型研究及验证[D]. 西安:长安大学, 2019. SUN Y. Modeling research and verification on liquid breakup process of internal-mixing twin-fluid atomization[D]. Xi'an:Chang'an University, 2019. (in Chinese)
[9] 靳宏宇, 吴壮志, 王奇, 等. 面向降落伞稳态CFD计算的网格生成方法研究[J]. 航天返回与遥感, 2019, 40(4):30-37. JIN H Y, WU Z Z, WANG Q, et al. Research on mesh generation method for parachute steady-state CFD computing[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2019, 40(4):30-37. (in Chinese)
[10] 蒋崇文, 曹义华, 苏文翰. 对称面圆周角对轴对称降落伞流场特性的影响[J]. 北京航空航天大学学报, 2006, 32(3):271-275. JIANG C W, CAO Y H, SU W H. Influence of circular angle in symmetric plane to the flowfield characteristics of an axisymmetric parachute[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2006, 32(3):271-275. (in Chinese)
[11] JOHNSON D W. Testing of a new recovery parachute system for the F111 aircraft crew escape module[C]//10th Aerodynamic Decelerator Conference. Cocoa Beach, USA:AIAA, 1989:47-52.
[12] 蒋崇文, 曹义华, 苏文翰. 轴对称降落伞小迎角稳定下降时流场特性[J]. 中国空间科学技术, 2007, 27(2):59-65, 71. JIANG C W, CAO Y H, SU W H. Influence of low angle of attack on the flowfield characteristics of an axisymmetric parachute in terminal descent[J]. Chinese Space Science and Technology, 2007, 27(2):59-65, 71. (in Chinese)
[13] 甘小娇, 余莉, 杨雪. 环帆伞稳态气动性能研究[J]. 江苏航空, 2015(1):5-9. GAN X J, YU L, YANG X. Study on steady aerodynamic performance of ring-sail parasol[J]. Jiangsu Aviation, 2015(1):5-9. (in Chinese)
[14] 蒋崇文, 曹义华, 苏文翰. 轴对称降落伞稳定下降阶段的流场特性[J]. 航天返回与遥感, 2005, 26(3):10-15, 46. JIANG C W, CAO Y H, SU W H. The flowfield characteristics of an axisymmetric parachute in terminal descent[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2005, 26(3):10-15, 46. (in Chinese)
[15] SAHU J, COOPER G, BENNEY R. 3-D parachute descent analysis using coupled CFD and structural codes[C]//13th Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference. Clearwater Beach, USA:AIAA, 2019:269-277
[16] 连淇祥, 周民选. 凹半球降落伞模型在加速和定常流中的流场观测[J]. 航空学报, 1988, 9(1):84-90. LIAN Q X, ZHOU M X. Experimental investigation on rigid hollow hemispherical parachute model in accelerating and steady flow[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 1988, 9(1):84-90. (in Chinese)
[1] 李玉, 王相钦, 闵敬春. 蛇形管内燃油变物性流动换热特性数值模拟[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(2): 337-345.
[2] 石云姣, 赵宁波, 郑洪涛. 进气畸变对重型燃气轮机燃压缸流动特性影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(1): 90-98.
[3] 李聪健, 高航, 刘奕. 基于数值模拟和机器学习的风场快速重构方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(6): 882-887.
[4] 钟茂华, 胡鹏, 陈俊沣, 程辉航, 吴乐, 魏旋. 顶部多点竖向排烟下地铁隧道烟气控制研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(5): 754-764.
[5] 孙继昊, 罗绍文, 赵宁波, 杨慧玲, 郑洪涛. 甲烷/空气燃烧NOx排放数值模型对比[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(4): 623-632.
[6] 孙逸凡, 朱炜, 吴玉新, 祁海鹰. Gao-Yong湍流模型对边界层转捩的适用性研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(4): 642-648.
[7] 冯瑞, 刘宇, 张章, 何青松, 吴卓, 滕海山, 贾贺. 火箭整流罩半罩再入过程连续流区气动特性数值研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 414-422.
[8] 张青松, 贾山, 陈金宝, 徐颖珊, 佘智勇, 蔡成志, 潘一华. 组合体无人机单体机翼构型设计与拓扑优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 423-432.
[9] 王广兴, 房冠辉, 李健, 刘涛, 何青松, 贾贺. 攻角效应对降落伞拉直过程影响的仿真模拟[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 311-321.
[10] 高畅, 李岩军, 余莉, 聂舜臣. 帆片结构张满度变化对环帆伞气动性能的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 322-329.
[11] 孙志鸿, 仇博文, 余莉, 李岩军, 聂舜臣. 伞衣织物微孔射流透气特性[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 330-337.
[12] 吴卓, 张文博, 王治国, 冯佳瑞, 任雅丽. 一种大型冲压式翼伞的设计与试验[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 348-355.
[13] 王奇, 蒋伟, 王文强, 雷江利, 张章, 赵淼. 材料弹性对降落伞充气展开力学性能影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 356-366.
[14] 隋蓉, 张文博, 贾贺, 蒋伟. 航天回收用降落伞材料强度验证方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 367-375.
[15] 闫慧慧, 李昊昱, 周伯豪, 张煜洲, 兰旭东. 离心压气机性能影响机理研究及优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1672-1685.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
版权所有 © 《清华大学学报(自然科学版)》编辑部
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn