冲压翼伞结构形状的气动特性分析.doc

冲压翼伞结构形状的气动特性分析【摘要】本文介绍了当代冲压翼伞的结构、外形特点及工作原理, 从低速翼型的气动特性入手，重点从理论上分析了 “椭圆”外形及弧形结 构对翼伞性能的影响，对冲压翼伞的设计具有一定的指导意义关键词】冲压翼伞 低速翼型升力线理论、八、■1刖B翼伞技术是在降落伞技术的基础上发展起来的，它继承了降落伞技术 在理论和实践方面的经验和成果，在高空跳伞、精确空投、滑翔运动等方 面得到广泛应用滑翔翼伞作为一种航空运动器材，为许多富有冒险精神 的人们实现了翱翔蓝天的梦想，在世界上被广为传播，滑翔运动的开展同 时促进了翼伞性能的不断提高，吸引了越来越多的飞行爱好者冲压翼伞 的飞行和设计在我国起步较晚，翼伞技术在理论上还存在许多未知的领 域，给我们的设计工作带来一些困难，因此需要去研究和探索，逐步实现 从仿制到自主设计的过渡本文重点就冲压翼伞的外形对性能的影响从理 论上进行了分析2冲压翼伞的结构及工作原理冲压翼伞是由织物制成的柔性部件它由上、下翼面及翼肋构成，翼 肋将翼伞沿展向分成许多气室，肋片上都有通气孔翼伞的前缘沿展向均 是开口的（有的翼伞在两端有几个封闭气室）冲压空气由开口进入气室, 使气室内的压强大于气室外的压强，伞衣便张满，使翼伞剖面达到所设计 的翼型形状。

肋片上的通气孔可使空气从一个气室流到另一个气室，使各 气室的压力保持平衡张满后的翼伞形同一个机翼，它产生空气动力的原因与一般平直机翼 相同，即上翼面的空气流速快，形成低压，下翼面空气流速慢，形成高压, 上、下翼面形成压差，产生空气动力和力矩翼伞在外形的设计上历经了一个逐渐成熟的过程初级的冲压翼伞设 计成较平直的矩形形状，在滑翔比要求不高的情况下仍然继续使用这样的 结构，而当今的中高级滑翔翼伞在外形上有一个共同的特点，即平面形状 为近似的椭圆形状，而伞衣张满后沿展向成一弧形，这一设计对提高翼伞 的性能起到了非常关键的作用下面将分别进行分析3低速翼型的气动特性（1） “椭圆”平直翼的升力线斜率比剖面的升力线斜率小，但随着入 的增加而增大，当入一°°时，一2） 诱导阻力系数与成正比，与入成反比所以为增大机翼的升阻比，低速飞机一般采用的是大展弦比机翼同 样的道理，为增大滑翔比，目前的高级滑翔伞均采用大的展弦比（入＞5）5弧形结构对翼伞性能的影响为了提高翼伞的性能，设计师们采用类似“椭圆”外形，增大展弦比、 采用薄翼型等措施，这些措施固然可减小翼伞阻力，但翼伞气室内的充气 压力不足以克服伞绳使伞衣向内“收”的力，从而使伞衣保持沿展向的刚 性。

为了解决这一问题，设计师们将翼伞设计成弧形结构，即伞衣张满后 沿展向有一弧度，如图2,现代滑翔翼伞结构如图31) 在展长一定的情况下，若翼伞弧形的弧度越大，则投影面积越 小，而H越大，即升力越小，侧向力越大而侧向力的作用正是克服伞绳 使伞衣向内“收”的力，使伞衣保持沿展向的刚性因此在此情况下，虽 然翼伞沿展向的刚性较好，但升力损失较大2) 若翼伞张满后没有弧度，贝U，即为平直翼的情况，此时，即侧 向力为零此时虽然升力没有损失，但沿展向的刚性较差虽然以上的分析是在一系列假设的情况下进行的，但是这些假设并不 影响分析结果的正确性而实际情况要复杂得多因为“椭圆”形状的翼 伞弦长沿展向是变化的；伞衣张满后不完全是一段规则的圆弧；并且弧形 翼伞迎角沿展向也是变化的所以实际上是“椭圆”弧形翼的求解问题， 但是仍然可以采用同样的方法进行研究6结语冲压翼伞从初级伞发展到高级伞，设计师们主要从两个方面进行了改 善，即在提高滑翔比的同时，保持伞衣足够的刚性椭圆”平面形状的 采用，对提高滑翔比起到了重要的作用；而带有弧度的伞衣形状的设计， 对提高翼伞的刚性和稳定性至关重要，但是必然损失一部分升力因为翼 伞的设计作为一项系统工程，提高某一项性能，是以损失另外一些性能为 代价的。

设计师们所追求的就是既要得到较大的升阻比，又要保持伞衣足 够的刚性因此以系统的观点考虑问题在此同样显得尤为重要参考文献：[1]《飞行器空气动力学》，北京航空航天大学、南京航空航天大学、西北工业大学合编.[2] 《飞行器气动特性分析与工程计算》•西北工业大学岀版社.[3] 《降落伞理论与应用》•宇航出版社.[4] 《空降技术》.1979年第1期.[5] 《降落伞技术》.1988年.[6] 《回收系统设计指南》•航空工业岀版社.。