沖壓翼傘結(jié)構(gòu)形狀氣動(dòng)特性研究

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1、沖壓翼傘結(jié)構(gòu)形狀氣動(dòng)特性研究　　【摘要】本文介紹了當(dāng)代沖壓翼傘的結(jié)構(gòu)、外形特點(diǎn)及工作原理，從低速翼型的氣動(dòng)特性入手，重點(diǎn)從理論上分析了“橢圓”外形及弧形結(jié)構(gòu)對(duì)翼傘性能的影響，對(duì)沖壓翼傘的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義?！娟P(guān)鍵詞】沖壓翼傘低速翼型升力線理論1前言翼傘技術(shù)是在降落傘技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它繼承了降落傘技術(shù)在理論和實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)和成果，在高空跳傘、精確空投、滑翔運(yùn)動(dòng)等方面得到廣泛應(yīng)用?；枰韨阕鳛橐环N航空運(yùn)動(dòng)器材，為許多富有冒險(xiǎn)精神的人們實(shí)現(xiàn)了翱翔藍(lán)天的夢(mèng)想，在世界上被廣為傳播，滑翔運(yùn)動(dòng)的開(kāi)展同時(shí)促進(jìn)了

2、翼傘性能的不斷提高，吸引了越來(lái)越多的飛行愛(ài)好者。沖壓翼傘的飛行和設(shè)計(jì)在我國(guó)起步較晚，翼傘技術(shù)在理論上還存在許多未知的領(lǐng)域，給我們的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)一些困難，因此需要去研究和探索，逐步實(shí)現(xiàn)從仿制到自主設(shè)計(jì)的過(guò)渡。本文重點(diǎn)就沖壓翼傘的外形對(duì)性能的影響從理論上進(jìn)行了分析。2沖壓翼傘的結(jié)構(gòu)及工作原理4沖壓翼傘是由織物制成的柔性部件。它由上、下翼面及翼肋構(gòu)成，翼肋將翼傘沿展向分成許多氣室，肋片上都有通氣孔。翼傘的前緣沿展向均是開(kāi)口的（有的翼傘在兩端有幾個(gè)封閉氣室）。沖壓空氣由開(kāi)口進(jìn)入氣室，使氣室內(nèi)的壓強(qiáng)大于氣室外的壓強(qiáng)，

3、傘衣便張滿，使翼傘剖面達(dá)到所設(shè)計(jì)的翼型形狀。肋片上的通氣孔可使空氣從一個(gè)氣室流到另一個(gè)氣室，使各氣室的壓力保持平衡。張滿后的翼傘形同一個(gè)機(jī)翼，它產(chǎn)生空氣動(dòng)力的原因與一般平直機(jī)翼相同，即上翼面的空氣流速快，形成低壓，下翼面空氣流速慢，形成高壓，上、下翼面形成壓差，產(chǎn)生空氣動(dòng)力和力矩。翼傘在外形的設(shè)計(jì)上歷經(jīng)了一個(gè)逐漸成熟的過(guò)程。初級(jí)的沖壓翼傘設(shè)計(jì)成較平直的矩形形狀，在滑翔比要求不高的情況下仍然繼續(xù)使用這樣的結(jié)構(gòu)，而當(dāng)今的中高級(jí)滑翔翼傘在外形上有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即平面形狀為近似的橢圓形狀，而傘衣張滿后沿展向成一弧

4、形，這一設(shè)計(jì)對(duì)提高翼傘的性能起到了非常關(guān)鍵的作用。下面將分別進(jìn)行分析。3低速翼型的氣動(dòng)特性（1）“橢圓”平直翼的升力線斜率比剖面的升力線斜率小，但隨著λ的增加而增大，當(dāng)λ→∞時(shí)，→。（2）誘導(dǎo)阻力系數(shù)與成正比，與λ成反比。所以為增大機(jī)翼的升阻比，低速飛機(jī)一般采用的是大展弦比機(jī)翼。同樣的道理，為增大滑翔比，目前的高級(jí)滑翔傘均采用大的展弦比（λ>5）。45弧形結(jié)構(gòu)對(duì)翼傘性能的影響為了提高翼傘的性能，設(shè)計(jì)師們采用類似“橢圓”外形，增大展弦比、采用薄翼型等措施，這些措施固然可減小翼傘阻力，但翼傘氣室內(nèi)的充氣壓力不足

5、以克服傘繩使傘衣向內(nèi)“收”的力，從而使傘衣保持沿展向的剛性。為了解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)師們將翼傘設(shè)計(jì)成弧形結(jié)構(gòu)，即傘衣張滿后沿展向有一弧度，如圖2，現(xiàn)代滑翔翼傘結(jié)構(gòu)如圖3。（1）在展長(zhǎng)一定的情況下，若翼傘弧形的弧度越大，則投影面積越小，而H越大，即升力越小，側(cè)向力越大。而側(cè)向力的作用正是克服傘繩使傘衣向內(nèi)“收”的力，使傘衣保持沿展向的剛性。因此在此情況下，雖然翼傘沿展向的剛性較好，但升力損失較大。（2）若翼傘張滿后沒(méi)有弧度，則，即為平直翼的情況，此時(shí)，即側(cè)向力為零。此時(shí)雖然升力沒(méi)有損失，但沿展向的剛性較差。雖然

6、以上的分析是在一系列假設(shè)的情況下進(jìn)行的，但是這些假設(shè)并不影響分析結(jié)果的正確性。而實(shí)際情況要復(fù)雜得多。因?yàn)椤皺E圓”形狀的翼傘弦長(zhǎng)沿展向是變化的；傘衣張滿后不完全是一段規(guī)則的圓?。徊⑶一⌒我韨阌茄卣瓜蛞彩亲兓?。所以實(shí)際上是“橢圓”弧形翼的求解問(wèn)題，但是仍然可以采用同樣的方法進(jìn)行研究。6結(jié)語(yǔ)4沖壓翼傘從初級(jí)傘發(fā)展到高級(jí)傘，設(shè)計(jì)師們主要從兩個(gè)方面進(jìn)行了改善，即在提高滑翔比的同時(shí)，保持傘衣足夠的剛性?！皺E圓”平面形狀的采用，對(duì)提高滑翔比起到了重要的作用；而帶有弧度的傘衣形狀的設(shè)計(jì)，對(duì)提高翼傘的剛性和穩(wěn)定性至關(guān)重要

7、，但是必然損失一部分升力。因?yàn)橐韨愕脑O(shè)計(jì)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，提高某一項(xiàng)性能，是以損失另外一些性能為代價(jià)的。設(shè)計(jì)師們所追求的就是既要得到較大的升阻比，又要保持傘衣足夠的剛性。因此以系統(tǒng)的觀點(diǎn)考慮問(wèn)題在此同樣顯得尤為重要。參考文獻(xiàn)：[1]《飛行器空氣動(dòng)力學(xué)》，北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)合編.[2]《飛行器氣動(dòng)特性分析與工程計(jì)算》.西北工業(yè)大學(xué)出版社.[3]《降落傘理論與應(yīng)用》.宇航出版社.[4]《空降技術(shù)》.1979年第1期.[5]《降落傘技術(shù)》.1988年.[6]《回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南》.航空

8、工業(yè)出版社.4