CN108764791B - 物资投放吊舱投放时机计算方法 - Google Patents

物资投放吊舱投放时机计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物资投放吊舱投放时机计算方法，根据降落伞是否开伞将吊舱脱离载机到着陆的过程划分为未开伞投放段和开伞滑行段；分别计算未开伞投放段和开伞滑行段吊舱水平方向、竖直方向上运动的位移进而分别叠加得到投放点坐标。本发明为了吊舱的投放任务能够安全地进行，同时也为了载机的安全，在投放后，不能马上打开降落伞，需要进行延时，当计时达到延时开伞时间时，各个开伞执行机构才能进行开伞动作，进而通过两段计算确定着陆点的经纬高度，进而确定着陆点的位置是否在预定着陆区域内。

Description

物资投放吊舱投放时机计算方法
技术领域
本发明涉及物资的空投技术领域，特别涉及一种物资投放吊舱投放时机计算方法。
背景技术
从国内空降空投技术水平分析，我国在“十一五”期间基本解决了装备“降得下”的问题，但因受到对空降空投降落伞系统工作机理研究程度不高的限制，空投成功率偏低、空投散布面大集结时间长，仍是目前空降及装备空投无法解决的问题，特别是在复杂气候和地形条件下，甚至无法使用。在空投物实施伞降过程中，正确地进行投放点计算，准确掌握投放时机，是使物资降落在预定着陆场内的一个重要条件，它不仅关系到着陆安全，而且关系到缩短着陆后收集空投物资的时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种物资投放吊舱投放时机计算方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：物资投放吊舱投放时机计算方法，包括以下步骤：
S1：设置吊舱脱离载机到降落伞开伞之前的延时时间t1，根据降落伞是否开伞将吊舱脱离载机到着陆的过程划分为未开伞投放段和开伞滑行段；
S2：分别计算未开伞投放段和开伞滑行段吊舱水平方向、竖直方向上运动的位移；
S3：将未开伞投放段水平方向上运动的位移与开伞滑行段水平方向上运动的位移相加，得到吊舱投放后水平方向上运动的位移；
将未开伞投放段竖直方向上运动的位移与开伞滑行段竖直方向上运动的位移相加，得到吊舱投放后竖直方向上运动的位移；
S4：根据着陆目的点坐标及步骤S3得到的吊舱投放后水平方向上、竖直方向上运动的位移，计算得到投放点坐标。
所述的吊舱在未开伞投放段竖直方向上运动的位移计算过程为：
通过公式x1=v1*t1+（g*t1*t1）/2计算吊舱在未开伞投放段竖直方向上的位移，其中x1为吊舱在竖直方向上的位移，g为重力加速度，t1为吊舱脱离载机到降落伞开伞之前存在的延时时间，v1为载机的天向速度。
所述的吊舱在未开伞投放段水平方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S21：通过公式f1=ks1v1计算空气阻力，其中f1表示吊舱在水平方向上受到的空气阻力，k为由吊舱头罩的形状估计的阻力系数，s1表示吊舱的迎风面积，v1为载机的天向速度；
S22：通过公式a1=f1/m计算出吊舱在水平方向上的加速度，其中a1为吊舱在水平方向上的加速度，m为吊舱装载货物后的总质量；
S23：通过公式x2=（v+vw）*t1+（a1*t1*t1）/2计算吊舱在水平方向上的位移，其中x2为吊舱在水平方向上的位移，v为载机在真空状态下的速度，vw为风速。
所述的吊舱在开伞滑行段竖直方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S31：通过公式v2=v1+g*t1计算降落伞未开伞投放段竖直方向上的末速度，其中v2为所述的末速度；
S32：通过公式f2=ks2v2计算吊舱在竖直方向上受到的空气阻力，其中f2为竖直方向受到的空气阻力，k为由吊舱头罩的形状估计的阻力系数，s2表示降落伞的迎风面积；
S33：通过公式a2=f2/m计算出吊舱在竖直方向上的加速度，其中a2为吊舱在竖直方向上的加速度；
S34：通过公式v3 2-v2 2=2*（g+a2）*x3计算吊舱在竖直方向上的位移，其中x3表示吊舱在竖直方向上的位移，v3为吊舱到达地面的速度；
所述的吊舱在开伞滑行段水平方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S41：通过公式x3=v2*t2+{（g+a2）*t2*t2}/2计算吊舱在降落伞开伞后到达地面的时间，t2为吊舱在降落伞开伞后到达地面的时间；
S42：通过公式v3=v+a2*t2计算开伞滑行段水平方向上的末速度，其中v3为所述的末速度；
S43：通过公式x4=（v3+vw）*t2+（a2*t2*t2）/2计算吊舱在水平方向上的位移，其中x4为吊舱在水平方向上的位移，vw为风速。
本发明的有益效果是：
1）为了吊舱的投放任务能够安全地进行，同时也为了载机的安全，在投放后，不能马上打开降落伞，需要进行延时，当计时达到延时开伞时间时，各个开伞执行机构才能进行开伞动作，进而通过两段计算确定着陆点的经纬高度，进而确定着陆点的位置是否在预定着陆区域内。
附图说明
图1本发明的计算流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明提供一种技术方案：物资投放吊舱投放时机计算方法，包括以下步骤：
S1：设置吊舱脱离载机到降落伞开伞之前的延时时间t1，根据降落伞是否开伞将吊舱脱离载机到着陆的过程划分为未开伞投放段和开伞滑行段；
分两段计算是为了吊舱的投放任务能够安全地进行，同时也为了载机的安全，在投放后，不能马上打开降落伞，需要进行延时，此处有一个最小延时，低于这个最小延时时间，就会给载机带来致命的损伤，此外，还有一个最大延时，所述的最大延时时间与降落伞的性能有关，具体的，降落伞的开伞速度存在一个最大值，大于这个最大值，降落伞就可能发生不能打开或者打开时过载太大导致伞绳断裂、伞衣破裂的后果，吊舱在开伞前速度一直增大，过了最大延时时间，吊舱下降的速度就会超过降落伞允许的最大开伞速度，延时开伞的时间在上述最小延时和最大延时之间，当计时达到延时开伞时间时，各个开伞执行机构进行开伞动作。
所述降落伞未开伞段是吊舱投放后到降落伞打开之前的位移计算，吊舱的飞行轨迹计算，第二段是吊舱在降落伞打开之后到着陆之间的位移计算，如果从载机当前位置投放，经过计算出来的两段飞行轨迹，能够到达预定着陆区域，则满足投放时机，可以投放。
S2：分别计算未开伞投放段和开伞滑行段吊舱水平方向、竖直方向上运动的位移；
所述的吊舱在未开伞投放段竖直方向上运动的位移计算过程为：
通过公式x1=v1*t1+（g*t1*t1）/2计算吊舱在未开伞投放段竖直方向上的位移，其中x1为吊舱在竖直方向上的位移，g为重力加速度，t1为吊舱脱离载机到降落伞开伞之前存在的延时时间，v1为载机的天向速度。
所述的吊舱在未开伞投放段水平方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S21：通过公式f1=ks1v1计算空气阻力，其中f1表示吊舱在水平方向上受到的空气阻力，k为由吊舱头罩的形状估计的阻力系数，s1表示吊舱的迎风面积，v1为载机的天向速度；
S22：通过公式a1=f1/m计算出吊舱在水平方向上的加速度，其中a1为吊舱在水平方向上的加速度，m为吊舱装载货物后的总质量；
S23：通过公式x2=（v+vw）*t1+（a1*t1*t1）/2计算吊舱在水平方向上的位移，其中x2为吊舱在水平方向上的位移，v为载机在真空状态下的速度，vw为风速。
所述的吊舱在开伞滑行段竖直方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S31：通过公式v2=v1+g*t1计算降落伞未开伞投放段竖直方向上的末速度，其中v2为所述的末速度；
S32：通过公式f2=ks2v2计算吊舱在竖直方向上受到的空气阻力，其中f2为竖直方向受到的空气阻力，k为由吊舱头罩的形状估计的阻力系数，s2表示降落伞的迎风面积；
S33：通过公式a2=f2/m计算出吊舱在竖直方向上的加速度，其中a2为吊舱在竖直方向上的加速度；
S34：通过公式v3 2-v2 2=2*（g+a2）*x3计算吊舱在竖直方向上的位移，其中x3表示吊舱在竖直方向上的位移，v3为吊舱到达地面的速度；
所述的吊舱在开伞滑行段水平方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S41：通过公式x3=v2*t2+{（g+a2）*t2*t2}/2计算吊舱在降落伞开伞后到达地面的时间，t2为吊舱在降落伞开伞后到达地面的时间；
S42：通过公式v3=v+a2*t2计算开伞滑行段水平方向上的末速度，其中v3为所述的末速度；
S43：通过公式x4=（v3+vw）*t2+（a2*t2*t2）/2计算吊舱在水平方向上的位移，其中x4为吊舱在水平方向上的位移，vw为风速。
吊舱在水平方向上的投放是顺风与逆风两种方式，当风速为vw时，如果忽略空气阻力，水平方向是匀速直线运动，总的轨迹是一个抛物线，但实际上不能忽略空气阻力，故总的轨迹是一个弹道曲线，由于投放后主要的空气阻力来源是压差阻力，而摩擦阻力、诱导阻力、激波阻力等其他类型的可以忽略。
S3：将未开伞投放段水平方向上运动的位移与开伞滑行段水平方向上运动的位移相加，得到吊舱投放后水平方向上运动的位移；
将未开伞投放段竖直方向上运动的位移与开伞滑行段竖直方向上运动的位移相加，得到吊舱投放后竖直方向上运动的位移；
S4：根据着陆目的点坐标及步骤S3得到的吊舱投放后水平方向上、竖直方向上运动的位移，计算得到投放点坐标。
因此，载机在某个时刻投放，经过上述的两段飞行计算后，将开伞段以及未开伞段计算得到的在水平方向和竖直方向上的位移分别进行叠加就能够确定着陆点的经纬高度，进而确定着陆点的位置是否在预定着陆区域内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.物资投放吊舱投放时机计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：设置吊舱脱离载机到降落伞开伞之前的延时时间t1，根据降落伞是否开伞将吊舱脱离载机到着陆的过程划分为未开伞投放段和开伞滑行段；
S2：分别计算未开伞投放段和开伞滑行段吊舱水平方向、竖直方向上运动的位移；
S3：将未开伞投放段水平方向上运动的位移与开伞滑行段水平方向上运动的位移相加，得到吊舱投放后水平方向上运动的位移；
将未开伞投放段竖直方向上运动的位移与开伞滑行段竖直方向上运动的位移相加，得到吊舱投放后竖直方向上运动的位移；
S4：根据着陆目的点坐标及步骤S3得到的吊舱投放后水平方向上、竖直方向上运动的位移，计算得到投放点坐标；所述的吊舱在未开伞投放段竖直方向上运动的位移计算过程为：
通过公式x1=v1*t1+（g*t1*t1）/2计算吊舱在未开伞投放段竖直方向上的位移，其中x1为吊舱在竖直方向上的位移，g为重力加速度，t1为吊舱脱离载机到降落伞开伞之前存在的延时时间，v1为载机的天向速度；所述的吊舱在未开伞投放段水平方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S21：通过公式f1=ks1vt计算空气阻力，其中f1表示吊舱在水平方向上受到的空气阻力，k为由吊舱头罩的形状估计的阻力系数，s1表示吊舱在水平方向的迎风面积，vt表示载机的真空速；
S22：通过公式a1=f1/m计算出吊舱在水平方向上的加速度，其中a1为吊舱在水平方向上的加速度，m为吊舱装载货物后的总质量；
S23：通过公式x2=（v+vw）*t1+（a1*t1*t1）/2计算吊舱在水平方向上的位移，其中x2为吊舱在水平方向上的位移，v表示载机相对地面的速度，vw为风速；所述的吊舱在开伞滑行段竖直方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S31：通过公式v2=v1+g*t1计算降落伞未开伞投放段竖直方向上的末速度，其中v2为所述的末速度；
S32：通过公式f2=ks2v2计算吊舱在竖直方向上受到的空气阻力，其中f2为竖直方向受到的空气阻力，k为由吊舱头罩的形状估计的阻力系数，s2表示降落伞的迎风面积；
S33：通过公式a2=f2/m计算出吊舱在竖直方向上的加速度，其中a2为吊舱在竖直方向上的加速度；
S34：通过公式v3 2-v2 2=2*（g+a2）*x3计算吊舱在竖直方向上的位移，其中x3表示吊舱在竖直方向上的位移，v3为吊舱到达地面的速度；所述的吊舱在开伞滑行段水平方向上运动的位移计算过程包括如下步骤：
S41：通过公式x3=v2*t2+{（g+a2）*t2*t2}/2计算吊舱在降落伞开伞后到达地面的时间，t2为吊舱在降落伞开伞后到达地面的时间；
S42：通过公式v3=v+a2*t2计算开伞滑行段水平方向上的末速度，其中v3为所述的末速度；
S43：通过公式x4=（v3+vw）*t2+（a2*t2*t2）/2计算吊舱在水平方向上的位移，其中x4为吊舱在水平方向上的位移，vw为风速。
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