一种冲压式翼伞立体结构及其加工方法与流程

1.本发明属于航空航天气动减速领域，涉及一种冲压式翼伞立体结构及其加工方法。


背景技术：

2.随着航空航天技术的迅速发展，航空航天气动减速领域对无损着陆和定点着陆的要求也越来越高。为满足这样的需求趋势，翼伞技术在航空航天气动减速领域得到了广泛的研究和应用。翼伞是根据机翼升力原理设计的一种降落伞，具有较高的滑翔能力，在定位和控制装置的配合下，能够实现自主归航和定点着陆。翼伞基于良好的操纵性、抗风性及特有的“雀降”性能，是实现所作用载荷定点、无损回收的有效手段，可用于人员空降、航天器回收、无人机着陆、武器装备及应急救灾物资的精确空投和无损回收等多种应用领域，是航空航天领域很有发展前途的一项技术。冲压式翼伞是翼伞的一种，目前实际应用的绝大多数翼伞都是冲压式翼伞(后统称为翼伞)。
3.自20世纪60年代起，翼伞的设计方法、仿真分析和试验验证等方面开展了系统的研究。随着计算机技术的发展，翼伞的数值模拟逐步成熟，促进了翼伞设计技术的发展。在翼伞理论研究发展的同时，也产生了一系列成熟的翼伞产品。
4.随着翼伞面积的不断增大，以及开伞条件的更加严苛，翼伞暴露出了承载能力逐渐不足的问题。单纯的增加材料强度已不能满足翼伞的强度要求。因此，需要设计一种结构，能够高效的承受翼伞的载荷。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种冲压式翼伞立体结构及其加工方法，解决了传统翼伞无法实现高效率承载的技术问题，本发明形成翼伞的立体结构，能够有效提高翼伞的承载能力，实现了翼伞的高效率承载。
6.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明属于航空航天气动减速领域，涉及一种冲压式翼伞立体结构及其加工方法。冲压式翼伞是一种具有滑翔能力的降落伞，可以实现回收物定点无损回收，未来在航空航天气动减速领域有着广泛的应用前景。随着翼伞面积的不断增大，以及开伞条件的更加严苛，翼伞的承载能力需求也不断的提升，需要设计一种立体结构，能够高效的承受翼伞的载荷。本发明利用上、下翼面、翼肋和加强带承载翼伞载荷，并在翼肋和上、下翼面结合处分别将加强带、上翼面、下翼面和翼肋以特殊的方式连接在一起，形成翼伞的立体结构。这种立体结构可以提高翼伞的承载能力，实现了翼伞的高效率承载。
8.一种冲压式翼伞立体结构，包括上翼面、下翼面、翼肋和加强带；
9.翼肋连接于上翼面和下翼面之间；
10.加强带缝纫于上翼面、下翼面和翼肋上，分别形成上翼面加强带、下翼面加强带和翼肋加强带；翼肋加强带的上缘和下缘分别连接上翼面加强带和下翼面加强带。
11.进一步的，翼肋加强带下缘形成用于连接伞绳的扣袢。
12.进一步的，翼肋加强带呈v字形连续排布。
13.进一步的，上翼面加强带和下翼面加强带平行排布。
14.进一步的，以翼伞的飞行方向为前，与翼伞的前两根伞绳连接的加强带强度高于与其他伞绳连接的加强带强度。
15.进一步的，上翼面加强带为分段结构；
16.位于同一根翼肋的左右两侧的上翼面加强带属于不同的两段的加强带；
17.位于同一根翼肋左右两侧的两段上翼面加强带在翼肋处打一个半平结，位于翼肋左侧的上翼面加强带沿翼肋的右侧面向下延伸，位于翼肋右侧的上翼面加强带沿翼肋的左侧面向下延伸。
18.进一步的，下翼面加强带为分段结构；
19.位于同一根翼肋的左右两侧的下翼面加强带属于不同的两段的加强带；
20.位于同一根翼肋左右两侧的两段下翼面加强带在翼肋处打一个半平结，位于翼肋左侧的下翼面加强带沿翼肋的右侧面向上延伸，位于翼肋右侧的下翼面加强带沿翼肋的左侧面向上延伸。
21.进一步的，上翼面加强带沿翼肋的右侧面或左侧面向下延伸后连接于翼肋加强带；
22.下翼面加强带沿翼肋的右侧面或左侧面向上延伸后连接于翼肋加强带。
23.一种冲压式翼伞立体结构的加工方法，包括：
24.s1根据伞绳的位置在翼肋上缝纫加强带，形成翼肋加强带；
25.s2将翼肋加强带的下缘与伞绳连接；
26.s3根据翼肋加强带的上缘和下缘分别确定上翼面和下翼面中加强带的缝纫位置；
27.s4在上翼面中，以各翼肋为界，缝纫多段上翼面加强带，并使位于同一根翼肋左右两侧的两段上翼面加强带在翼肋处打一个半平结，位于翼肋左侧的上翼面加强带沿翼肋的右侧面向下延伸，位于翼肋右侧的上翼面加强带沿翼肋的左侧面向下延伸；
28.s5使上翼面加强带沿翼肋的右侧面或左侧面向下延伸后连接于翼肋加强带；
29.s6在下翼面中，以各翼肋为界，缝纫多段下翼面加强带，并使位于同一根翼肋左右两侧的两段下翼面加强带在翼肋处打一个半平结，位于翼肋左侧的下翼面加强带沿翼肋的右侧面向上延伸，位于翼肋右侧的下翼面加强带沿翼肋的左侧面向上延伸；
30.s7使下翼面加强带沿翼肋的右侧面或左侧面向上延伸后连接于翼肋加强带。
31.本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
32.(1)本发明创造性的提出一种冲压式翼伞立体结构，能够有效提高翼伞的承载能力，实现了翼伞的高效率承载。
33.(2)本发明可以在空间上分别将翼面载荷和伞绳载荷传递到不同方向上，且在时间上也不会出现载荷的叠加，进一步提高翼伞承载能力；
34.(3)本发明可以实现两个方向载荷在连接部位的高效传递，通过在上下翼面将左右两侧的加强带打一个半平结，交换左右两侧加强带的位置，再将上下翼面的加强带与翼肋加强带缝纫到一起避免了撕开缝线载荷的出现。
35.(4)本发明降低了翼伞设计对伞衣材料的强度要求，达到对翼伞减重的效果。
附图说明
36.图1为翼伞主要结构和承载方向示意图；
37.图2为本发明翼肋加强带示意图；
38.图3为本发明上翼面加强带示意图；
39.图4为本发明下翼面加强带示意图；
40.图5为本发明上下翼面和翼肋连接部位示意图；
41.图中，1-上翼面，2-下翼面，3-翼肋，4-加强带，5-伞绳；
42.41-翼肋加强带，42-上翼面加强带，43-下翼面加强带。
具体实施方式
43.下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
44.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
45.翼伞在飞行过程中，主要承受翼面和伞绳两个方向的载荷，其结构需要是立体的，能够承受这两个方向的载荷。在连接部位的结构设计上，普通降落伞的承载都是单一方向的，加强带之间采用缝纫的方式就可以实现载荷的传递，缝线将一根加强带上载荷传递到下一根加强带上，但如果是两个方向的载荷互相传递，采用缝纫的方式会出现载荷在传递时主要是在撕开缝线，使缝纫失效，这导致连接部位的强度较低，仅代表缝线的强度，而不能体现加强带的强度，立体结构的设计也不能通过改变加强带的强度来适应不同强度需求。因此，本发明提出一种高效的连接部位结构来实现翼伞的立体结构设计。
46.本发明设计了一种冲压式翼伞立体结构，实现了翼伞的高效承载。
47.翼伞开伞时，空气进入伞衣内部，伞衣沿翼面展开，在惯性力作用下，会沿着上翼面和下翼面产生一个载荷，伞衣完全展开后，在气动力的作用下，会沿着翼肋和伞绳产生一个载荷，如图1所示。这两个载荷是翼伞承受的最大载荷。为保证可靠性，翼伞的承载能力应超过这两个载荷。
48.本发明根据翼伞的承载特点，在翼伞设计时，在上翼面和下翼面上缝纫加强带，形成翼面加强结构，与上下翼面一起来承载翼面载荷。在翼肋上缝纫加强带，与伞绳连接在一起，形成翼肋加强结构，与翼肋一起来承载伞绳载荷。在连接部位，先将上下翼面的加强带分别打平结，交换加强带的左右位置，再缝纫在翼肋加强带上，从而形成翼伞的立体结构，如图2-图5所示。连接部位的打结将交换了翼面加强带的左右位置，在传递载荷时不存在撕开缝线的载荷，实现立体结构的高效连接。立体结构使得翼面载荷可以沿着翼面加强带传递到翼肋加强带上，伞绳载荷可以沿着翼肋加强带传递到翼面加强带上。此外，由于翼面载荷和伞绳载荷的峰值不同时出现，加强带上的载荷不会出现峰值的叠加，从而进一步提高翼伞承载能力。立体结构的建立降低了翼伞设计对伞衣材料的强度要求，从而达到了对翼伞减重的效果。
49.本发明冲压式翼伞的立体结构由上翼面1、下翼面2、翼肋3和加强带4组成。本发明冲压式翼伞的立体结构的制备方法包括：
50.第一步：先根据伞绳5连接点的位置在翼肋3上v字形连续缝纫加强带4，使得加强带4在底部形成扣袢连接伞绳，如图2所示。
51.第二步：根据翼肋加强带41上缘的位置在上翼面1上缝纫加强带，使得上翼面加强带42与翼肋加强带41能够连接在一起，如图3所示。
52.第三步：根据翼肋加强带41下缘的位置在下翼面2上缝纫加强带，使得下翼面加强带43与翼肋加强带41能够连接在一起，如图4所示。
53.在将上翼面加强带与翼肋加强带连接或将下翼面加强带与翼肋加强带连接时，在上下翼面将左右两侧的加强带打一个半平结(1.5个平结)，交换位置，再与翼肋加强带缝纫到一起，如图5所示。
54.翼伞的前两根伞绳承受约全部载荷的80％，因此与其连接的加强带可采用强度较高的带子，而其它加强带可采用强度相对较低的带子。
55.本发明在上翼面和下翼面上缝纫加强带，建立翼面加强结构，与上下翼面一起承载翼面载荷，在翼肋上缝纫加强带，建立翼肋加强结构，与翼肋一起承载伞绳载荷，并给出了加强带的排布方式。然后，在翼肋和上、下翼面结合处，分别将加强带、上翼面、下翼面和翼肋连接在一起，从而形成翼伞的立体结构，实现翼伞的高效承载。
56.本发明打结交换上下翼面加强带的位置，然后再与翼肋加强带缝纫，一方面实现翼面加强带之间的连接以及与翼肋加强带的连接，另一方面也避免了撕开缝线载荷的出现，实现立体结构的高效连接。
57.以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
58.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，包括上翼面(1)、下翼面(2)、翼肋(3)和加强带(4)；翼肋(3)连接于上翼面(1)和下翼面(2)之间；加强带(4)缝纫于上翼面(1)、下翼面(2)和翼肋(3)上，分别形成上翼面加强带(42)、下翼面加强带(43)和翼肋加强带(41)；翼肋加强带(41)的上缘和下缘分别连接上翼面加强带(42)和下翼面加强带(43)。2.根据权利要求1所述的一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，翼肋加强带(41)下缘形成用于连接伞绳的扣袢。3.根据权利要求1所述的一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，翼肋加强带(41)呈v字形连续排布。4.根据权利要求1所述的一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，上翼面加强带(42)和下翼面加强带(43)平行排布。5.根据权利要求2所述的一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，以翼伞的飞行方向为前，与翼伞的前两根伞绳连接的加强带强度高于与其他伞绳连接的加强带强度。6.根据权利要求1所述的一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，上翼面加强带(42)为分段结构；位于同一根翼肋(3)的左右两侧的上翼面加强带(42)属于不同的两段的加强带；位于同一根翼肋(3)左右两侧的两段上翼面加强带(42)在翼肋(3)处打一个半平结，位于翼肋(3)左侧的上翼面加强带(42)沿翼肋(3)的右侧面向下延伸，位于翼肋(3)右侧的上翼面加强带(42)沿翼肋(3)的左侧面向下延伸。7.根据权利要求6所述的一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，下翼面加强带(43)为分段结构；位于同一根翼肋(3)的左右两侧的下翼面加强带(43)属于不同的两段的加强带；位于同一根翼肋(3)左右两侧的两段下翼面加强带(43)在翼肋(3)处打一个半平结，位于翼肋(3)左侧的下翼面加强带(43)沿翼肋(3)的右侧面向上延伸，位于翼肋(3)右侧的下翼面加强带(43)沿翼肋(3)的左侧面向上延伸。8.根据权利要求7所述的一种冲压式翼伞立体结构，其特征在于，上翼面加强带(42)沿翼肋(3)的右侧面或左侧面向下延伸后连接于翼肋加强带(41)；下翼面加强带(43)沿翼肋(3)的右侧面或左侧面向上延伸后连接于翼肋加强带(41)。9.一种冲压式翼伞立体结构的加工方法，其特征在于，包括：s1根据伞绳的位置在翼肋(3)上缝纫加强带(4)，形成翼肋加强带(41)；s2将翼肋加强带(41)的下缘与伞绳连接；s3根据翼肋加强带(41)的上缘和下缘分别确定上翼面(1)和下翼面(2)中加强带(4)的缝纫位置；s4在上翼面(1)中，以各翼肋(3)为界，缝纫多段上翼面加强带(42)，并使位于同一根翼肋(3)左右两侧的两段上翼面加强带(42)在翼肋(3)处打一个半平结，位于翼肋(3)左侧的上翼面加强带(42)沿翼肋(3)的右侧面向下延伸，位于翼肋(3)右侧的上翼面加强带(42)沿翼肋(3)的左侧面向下延伸；s5使上翼面加强带(42)沿翼肋(3)的右侧面或左侧面向下延伸后连接于翼肋加强带
(41)；s6在下翼面(2)中，以各翼肋(3)为界，缝纫多段下翼面加强带(43)，并使位于同一根翼肋(3)左右两侧的两段下翼面加强带(43)在翼肋(3)处打一个半平结，位于翼肋(3)左侧的下翼面加强带(43)沿翼肋(3)的右侧面向上延伸，位于翼肋(3)右侧的下翼面加强带(43)沿翼肋(3)的左侧面向上延伸；s7使下翼面加强带(43)沿翼肋(3)的右侧面或左侧面向上延伸后连接于翼肋加强带(41)。

技术总结
本发明公开了一种冲压式翼伞立体结构，加强带缝纫于上翼面、下翼面和翼肋上；翼肋加强带的上缘和下缘分别连接上翼面加强带和下翼面加强带。本发明还公开了一种冲压式翼伞立体结构的加工方法，包括根据伞绳的位置在翼肋上缝纫加强带；将翼肋加强带的下缘与伞绳连接；根据翼肋加强带的上缘和下缘分别确定上翼面和下翼面中加强带的缝纫位置；使位于同一根翼肋左右两侧的两段上翼面加强带在翼肋处打一个半平结，向下延伸后连接于翼肋加强带；使位于同一根翼肋左右两侧的两段下翼面加强带在翼肋处打一个半平结，向上延伸后连接于翼肋加强带。本发明形成翼伞的立体结构，能够有效提高翼伞的承载能力，实现了翼伞的高效率承载。实现了翼伞的高效率承载。实现了翼伞的高效率承载。


技术研发人员：吴卓 刘宇 张文博 王嘉宏 王国庆 蔡胜霞 张慧丹 王景龙
受保护的技术使用者：北京空间机电研究所
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/4/20