Матвеенко А.М. (ред.) - Системы оборудования летательных аппаратов - 2005

На рис. 15.5 показано изменение равновесной и вертикальной скоростей свободного падения в зависимости от высоты для слу­ чаев Ув нач —0 и Ув нач > lp/j.

Заметим, что при Ув нач = 0 первоначальный разгон происхо­ дит до скорости больше равновесной за счет накопления падаю­ щим объектом кинетической энергии, для гашения которой тре­ буется некоторый путь торможения. Превышение действительной скорости над равновесной характеризуется их разностью, называ­ емой избыточной скоростью Уяз6.

При свободном падении после покидания самолета будет иметь место и горизонтальная скорость Уг нач = Усш, которая будет уменьшаться из-за действия аэродинамического сопротивления

тричем схF/2 G является характеристикой падающего объекта. На рис. 15.6 представлены результаты расчета горизонтальной

жорости свободного падения для различных условий. Результи­

рующая скорость свободного падения является геометрической суммой вертикальной и гори­ зонтальной составляющих.

Рассматривая свободное падение системы объект—парашют (рис. 15.7), необходимо учесть, что вес системы Gcи™и сила аэродинамичес­ кого сопротивления Хсист есть суммы

об

При установившемся снижении, т. е. при наличии равновесной скорости,

p V 2

^сист — 2 ^ С^)об/об — ^сист-

Для системы объект — парашют принято Vp = FCH, тогда скорость снижения

Рассмотрим условия наполняемости купола парашюта. Купол парашюта будет наполняться при движе­ нии только в том случае, если создавае­ мая им сила сопротивления будет больше веса купола со стропами. При малой ско­ рости аэродинамическая сила сопротив­ ления невелика и не может расправить

инаполнить купол. С возрастанием ско­ ростного напора давление, умноженное на площадь миделевого сечения, увели­ чивается, становится равным весу купола

истроп, купол наполняется. Очевидно, чем легче купол и стропы, тем меньше минимальная скорость наполнения. Ана­ логично, чем больше мидель купола пе­

ред наполнением,^ например при подтягивании полюсной части купола с помощью центральной стропы (рис. 15.8), тем

щ г

(0,06...0,l)cnpFn ’

где GK— вес купола парашюта.

Если парашют вводится при скорости, большей минимальной скорости наполнения, купол энергично наполняется. Но такое наполнение происходит только до определенной скорости, при которой начинается колебание нижней кромки наполненного ку­ пола. Эти колебания увеличиваются по амплитуде и частоте с воз­ растанием скорости, затем кромка купола загибается внутрь. Ку­ пол складывается и вытягивается в трубку. Скорость, при которой купол начинает складываться, называется критической скоростью складывания. Купол может не наполняться и при вводе парашюта на высоких скоростях, когда парашют движется со скоростью, превышающей критическую скорость наполнения Гок- Критиче­ ская скорость наполнения К0к — скорость, при которой в процессе замедления движения купол начнет наполняться, принимая фор­ му усеченного конуса. По величине эта скорость несколько боль­ ше критической скорости складывания.

Для понимания явления ненаполнения купола при превышении критической скорости наполнения рассмотрим схему течения воз­ духа через проницаемый купол (рис. 15.9). В подкупольное про­ странство поступает воздух со скоростью VBXчерез входное сечение FBX, ограниченное кромками купола. Количество входящего возду-

ха QBX = v*xF*x- В это время через проницаемый купол воздух про­ текает сквозь его поверхность со скоростью Vш. Расход утекающего воздуха Qyj = VTKFK, где FK — площадь купола парашюта, равная площади парашюта Fn. Учитывая, что зависит от перепада дав­

oV2

= & 2~ (где ^ — коэффициент, характе­

ризующий воздухопроницаемость тка­ ни), расход утекающего воздуха

QyT = kqTr_= FK.

водит к уменьшению площади входного сечения купола за счет увеличения стягивающих сил Rг и R2 (рис. 15.11). Купол не сможет наполняться.

Величина критической скорости наполнения V0K зависит глав­ ным образом от воздухопроницаемости материала купола, числа и длины строп, размеров полюсного отверстия.

Зависимость V0K от воздухопроницаемости материала купола имеет характер, показанный на рис. 15.12. Увеличение длины строп увеличивает К0к тем сильней, чем плотнее ткань.

Изменение диаметра полюсного отверстия в пределах 0...0Д диа­ метра купола практически не влияет на VQK , но дальнейшее уве­ личение полюсного отверстия уменьшает критическую скорость наполнения. При величине полюсного отверстия более 0,2 диа­ метра купола парашют не раскрывается.

VO K , M/ C

Устройство парашюта, его основные характеристики и параметры 543

15.2. УСТРОЙСТВО ПАРАШЮТА, ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ

Парашют независимо от назначения имеет три главных конс­ труктивных элемента: купол, стропы и подвесную систему.

Купол обычно изготавливается из ткани (реже из лент) и может иметь в раскрое различную форму: круга, квадрата, квадрата со срезанными углами, креста, прямоугольника. Чаще применяются купола круглой, крестообразной и квадратной форм. По шабло­ нам из ткани вырезают клинья или полотнища, сшивают их, затем нашивают ленточный силовой каркас. У кромки купола к лентам радиального силового каркаса крепятся стропы, их свободные концы собираются в один или несколько узлов (коушей), к кото­ рым крепятся узлы подвесной системы.

Стропы изготавливают из шнуров или лент. Они служат для пе­ редачи усилия от купола к объекту и одновременно для придания куполу требуемой формы.

Количество строп для куполов малой площади выбирается от 8 до 20. Спасательные и спортивные парашюты площадью 50...80 м2 имеют 24...30 строп. С увеличением площади купола количество строп растет, при этом их шаг не превышает 600... 1000 мм. Необ­ ходимо иметь в виду, что разумное увеличение количества строп приводит к увеличению миделя купола (рис. 15.13). С другой сто­ роны, это приводит к увеличению затенения входного отверстия купола и увеличению общей массы парашюта.

Длина строп парашюта «плоский круг в раскрое» обычно равна 0,7...1,2 диаметра купола, для квадратного купола — (0,6...1,0) .

Длина строп также оказывает влияние на характеристики па­ рашюта: длинные стропы увеличивают массу, короткие — пре­ пятствуют раскрытию входного отверстия за счет увеличения стя­ гивающих сил и R2 (см . рис. 15.11) и уменьшают мидель.

Рис. 15.13. Изменение ми­ деля купола с увеличением количества строп

Устройство парашюта, его основные характеристики и параметры 547

Необходимо учитывать, что, с одной стороны, более плоские купола имеют более высокие значения сп в связи с увеличением отношения площади миделя к поверхности купола, с другой — более плоская форма тела при том же миделе создает меньшее сопротивление.

Купол относительно плоской формы создает значительные на­ грузки при раскрытии парашюта и может быть недостаточно ус­ тойчивым при снижении. Частично эти недостатки можно устра­ нить путем увеличения воздухопроницаемости купола, однако это связано с уменьшением VQk. Чаще всего применяют купола круг­ лой, квадратной и крестообразной форм, плоские в раскрое, так как они наиболее дешевы и просты в производстве.

Подробно методика проектирования парашютных систем из­ ложена в специальной литературе [31, 43].

Массу парашюта можно ориентировочно определить по фор­

пКпр

Если известна площадь купола, то масса парашюта прибли­ женно может быть определена по формуле

mr эeF„

где эе = 0,15...0,25 кг/м2 для однокупольной системы с малой удельной нагрузкой; эе = 0,24...0,26 кг/м2 для многокупольной системы с малой удельной нагрузкой; эе = 0,60...0,70 кг/м2 для тормозных парашютов.

Объем Wn, занимаемый парашютом в уложенном состоянии, можно определить приближенно по формуле

Рп

Рис. 15.16. Зависимость плотности уложенного парашюта от применяе­ мого давления трамбовки:

1 — тормозной парашют; 2 — парашют с малой удельной нагрузкой

Плотность рп уложенного парашюта существенно зависит от давления трамбовки (рис. 15.16).

В табл. 15.2 приведены характеристики некоторых существую­ щих парашютов и парашютных систем.