● 摘要
降落伞是一种气动减速工具，在弹射救生、空降空投、弹药投放和航天器回收等领域都有广泛应用，在战场快速机动、救援与救灾等领域的应用也日益突出，具有重要的军事和民用价值。高原地区因其特殊地形和气象条件，空降空投实施难度很大，由于军事斗争发展和抗震救灾任务的迫切需要，高原空投已成为我国空投技术发展的重点方向。国产大型运输机的研制工作，进一步促进了降落伞空投技术的发展和应用。开展降落伞空投系统关键问题的仿真研究对于缩短研制周期、优化系统设计、减少试验次数和保障工作过程安全都有重要意义。 本论文从预研项目入手，针对降落伞空投系统仿真的关键问题，研究了十字伞和翼伞的气动力特性，开展了高原空投系统的仿真研究。本文研究工作包括以下三个方面： (1) 建立了十字伞的多节点静力学模型，得到单伞充满时的气动外形，通过与文献中实验数据的对比，验证模型获取的气动外形的精度，为更复杂的十字伞伞群气动力特性分析奠定基础；评估了关键外形参数对气动力特性的影响，如十字伞臂长比和伞绳比。根据不同织物透气速度和压差的关系，采用多孔介质理论计算织物的透气性对十字伞气动力特性的影响。 (2)应用数值方法分析并验证了不同物理外形翼伞的气动力特性和绕流流场，包括有切口无气室、有气室无小孔、有气室有小孔和表面曲面化等翼伞模型。针对翼伞气动力特性的实验方法，深入分析了翼伞拖曳试验，建立了实验数据处理方法，获取了不同攻角不同速度下翼伞气动力特性，通过分析表明拖曳实验可用于翼伞系统的气动力特性测量，试验成本较风洞实验和飞行实验更低。(3)基于降落伞系统仿真的通用框架开展了高原空投系统的仿真计算，分析了海拔高度对某救灾通用系统十字伞伞群和救灾精确空投系统中翼伞的气动力特性的影响，评估了高原海拔高度对货台水平位移、主伞开伞时刻、着陆垂直速度大小、开伞时刻高度、速度、动压和货台最大过载等关键空投参数的的影响，为我国典型高原空投系统的研制提供了参考。