CN112816168A - 一种缓冲系统的等效试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种缓冲系统的等效试验方法，包括：步骤1，根据跌落区域与空投区域的环境差异，以及空投试验的落速指标，获取地面跌落试验的冲击高度；步骤2，采用多种气囊状态分别在跌落区域的多个地面工况下，按照步骤1所确定的冲击高度进行地面跌落试验，测量得到空投对象在相同地面工况和相同气囊状态下的着陆过载；并可以采用步骤2得到不同地面工况所采用的相应气囊状态，分别在不同地面工况下采用对应的气囊状态执行空投试验，并根据空投试验的结果对地面跌落试验进行验证。本发明实施例提供的技术方案解决了缓冲系统在地面跌落验证过程中缓冲效能与实际空投所需的缓冲效能偏差较大的问题。

Description

一种缓冲系统的等效试验方法

技术领域

本申请涉及但不限于重装空投试验技术领域，尤指一种缓冲系统的等效试验方法。

背景技术

缓冲系统是重装空投系统的重要组成部分，缓冲系统与空投对象的匹配性决定了空投对象的着陆成功与否。

缓冲系统的缓冲效能是决定系统优劣的重要因素，若缓冲效能不足则会造成着陆过载超出指标要求，若缓冲效能过剩则容易引起着陆反弹并侧翻，空投失败。缓冲系统的设计往往经过仿真计算-地面跌落试验验证-空投试验以确定技术状态。但由于气囊在触地缓冲减载过程中工作工况极为复杂，缺乏相关技术支撑和标准规范，无法对包括重量、大气环境、地面松软度、地面地形、着陆姿态、气囊囊压和气囊自身结构等相关因素对缓冲效能的影响作出准确的分析，从而导致前期仿真和地面跌落验证与实际空投缓冲效果出入较大，仿真计算和地面跌落试验无法指导具体设计，给项目研制带来进度风险和经济损失。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种缓冲系统的等效试验方法，以解决缓冲系统在地面跌落验证过程中缓冲效能与实际空投所需的缓冲效能偏差较大的问题。

本发明的技术方案：本发明实施例提供一种缓冲系统的等效试验方法，包括：

步骤1，根据用于执行地面跌落试验的跌落区域与用于执行空投试验的空投区域的环境差异，以及空投试验的落速指标，获取地面跌落试验的冲击高度；

步骤2，采用多种气囊状态分别在跌落区域的多个地面工况下，按照步骤1所确定的冲击高度进行地面跌落试验，测量得到空投对象在相同地面工况和相同气囊状态下的着陆过载。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，所述步骤1包括：

步骤11，分别测量所述跌落区域和所述空投区域的大气压力和大气温度，计算出所述跌落区域的第一大气密度和所述空投区域的第二大气密度；

步骤12，根据空投试验的落速指标，以及步骤11中计算出的第一大气密度ρ1和第二大气密度ρ2，计算出地面跌落试验的跌落速度；

步骤13，根据步骤12中计算出的跌落速度，计算出所述地面跌落试验的冲击高度。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，所述步骤11中的计算方式为：

基于测量出的所述跌落区域和所述空投区域的大气压力和大气温度，通过公式ρ＝P/RT，分别计算出所述跌落区域的第一大气密度ρ1和所述空投区域的第二大气密度ρ2；

其中，所述P为大气压力，R为气体常数，T为大气温度。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，所述步骤12中的计算方式为：

根据所述空投试验的落速指标和已得到的第一大气密度ρ1和第二大气密度ρ2，通过公式V＝计算出地面跌落试验的跌落速度V；

其中，V1为空投试验中的落速指标要求的外场空投落速。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，所述步骤13中的计算方式为：

根据已得到的地面跌落试验的跌落速度V，通过公式H＝，计算出所述地面跌落试验的冲击高度H。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，所述地面工况为空投对象跌落时的地面地质情况，包括：草地、砂石地和土地；

所述缓冲系统包括降落伞和气囊，所述气囊状态为着陆气囊的体积、气囊的排气口面积以及气囊内大气压力。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，所述步骤2包括：

步骤21，利用所述空投对象在相同地面工况和相同气囊状态下按照已确定的冲击高度H进行地面跌落试验，并测量着陆过载；

步骤22，若步骤21中测量得到的着陆过载在预设指标值的范围内，则用于所述空投对象的缓冲系统在测得所述着陆过载所对应的地面工况和气囊状态下的缓冲效能符合地面跌落试验的要求；

步骤23，若步骤21中测量得到的着陆过载在预设指标值的范围外，调整气囊体积和排气口面积后重新执行地面跌落试验，直到测量得到在预设指标值的范围内的着陆过载。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，

通过所述步骤2中所进行的地面跌落试验，得到所述空投对象在不同地面工况下测得预设指标值的着陆过载时，所采用的相应气囊状态，所述气囊状态包括通过多个气囊组合的气囊体积和气囊排气口面积。

可选地，如上所述的缓冲系统的等效试验方法中，还包括：

步骤3，根据所述步骤2执行地面跌落试验所得到不同地面工况所采用的相应气囊状态，分别在不同地面工况下采用对应的气囊状态执行空投试验，并根据空投试验的结果对地面跌落试验进行验证。

本发明的有益效果：本发明实施例提供的缓冲系统的等效试验方法，可以通过模拟真实空投环境下的气压状态和地面工况，实现通过地面跌落试验模拟真实空投的相关工况，在缓冲气囊使用状态一致的情况下，对缓冲气囊工作环境进行测量并对数据进行计算和转换，可以制定出等效地面跌落试验的方案，经地面跌落试验的验证得到仅能满足着陆过载，又能避免反弹的用于模拟实际空投的具体方案，使地面跌落试验和空投试验结果基本一致，减小偏差、降低研制风险，避免了地面跌落与空投试验差异较大造成的触地反弹并侧翻的问题。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例提供的一种缓冲系统的等效试验方法的流程图；

图2为本发明实施例中的空投对象跌落时的地面工况的示意图；

图3为本发明实施例中一种气囊状态的示意图；

图4为本发明实施例中一种气囊组合使用的应用场景示意图；

图5为本发明实施例中进行地面跌落试验的示意图；

图6为本发明实施例中进行空投试验的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

针对现有缓冲系统的缓冲效能试验，由于无法对包括重量、大气环境、地面松软度、地面地形、着陆姿态、气囊囊压和气囊自身结构等相关因素对缓冲效能的影响作出准确的分析，从而导致前期仿真和地面跌落验证与实际空投缓冲效果出入较大，仿真计算和地面跌落试验无法指导具体设计的现状。

为了准确设计出适合不同空投对象的缓冲系统，本发明实施例提供一种新的便于实施的缓冲系统的等效试验方法，可以有效模拟空投着陆阶段对缓冲效能产生影响的相关因素，经过地面跌落试验，通过数据分析和计算，对缓冲系统的缓冲效能进行评估，最终确定技术方案，从而降低研制风险。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例提供的一种缓冲系统的等效试验方法的流程图。本发明实施例提供的缓冲系统的等效试验方法可以包括如下步骤：

步骤1，根据用于执行地面跌落试验的跌落区域与用于执行空投试验的空投区域的环境差异，以及空投试验的落速指标，获取地面跌落试验的冲击高度；

步骤2，采用多种气囊状态分别在跌落区域的多个地面工况下，按照步骤1所确定的冲击高度进行地面跌落试验，测量得到空投对象在相同地面工况和相同气囊状态下的着陆过载。

本发明实施例提供一种缓冲系统的等效试验方法，该技术方案可以通过模拟真实空投环境下的各种相关因素实现地面跌落试验模拟真实空投相关工况，相关因素主要包括地面工况、气囊状态和测试数据。其中，地面工况包括草地、砂石地和土地，气囊状态包括气囊体积、气囊排气口面积和囊内压力，测试数据包括冲击过载、大气密度、大气压力和大气温度。以下对影响地面跌落试验的相关因素作以说明：

第一，本发明实施例中的地面工况是指空投对象跌落时的地面地质情况，一般有草地、砂石地和土地，主要承受缓冲系统跌落时的冲击。如图2所示，为本发明实施例中的空投对象跌落时的地面工况的示意图，图2中示意出草地1、砂石地2和土地3。

第二，本发明实施例中缓冲系统包括降落伞和气囊，其中，气囊状态是指缓冲系统着陆阶段的技术状态，如图3所示，为本发明实施例中一种气囊状态的示意图，气囊状态包括着陆时气囊4的体积、气囊的排气口5的面积以及气囊内大气压力，气囊主要用于吸收空投对象与地面撞击时的冲击能量。

需要说明的是，缓冲系统使用时通常采用多个气囊组合使用，如图4所示，为本发明实施例中一种气囊组合使用的应用场景示意图，图4中示意出8个气囊的组合形式。

第三，本发明实施例中各步骤测量的数据指空投对象与地面冲击时的着陆过载，以及大气密度、压力和温度；其中，着陆过载用于判断缓冲系统与空投对象的匹配性。

以下对本发明实施例中缓冲系统的等效试验方法的具体实施方式进行详细说明。

本发明实施例中步骤1的实施过程，可以包括如下步骤：

步骤11，分别测量跌落区域和空投区域的大气压力和大气温度，计算出跌落区域的第一大气密度和空投区域的第二大气密度；

步骤12，根据空投试验的落速指标，以及步骤11中计算出的第一大气密度ρ1和第二大气密度ρ2，计算出地面跌落试验的跌落速度；

步骤13，根据步骤12中计算出的跌落速度，计算出地面跌落试验的冲击高度。

在具体实现中，本发明实施例的步骤11中的计算方式为：

基于测量出的跌落区域和空投区域的大气压力和大气温度，通过以下公式：ρ＝P/RT，分别计算出跌落区域的第一大气密度ρ1和空投区域的第二大气密度ρ2；

其中，P为大气压力，R为气体常数，T为大气温度。

本发明实施例的步骤12中的具体计算方式为：

根据空投试验的落速指标和已得到的第一大气密度ρ1和第二大气密度ρ2，通过公式

计算出地面跌落试验的跌落速度V；

其中，V₁为空投试验中的落速指标要求的外场空投落速。

本发明实施例的步骤13中的具体计算方式为：

根据已得到的地面跌落试验的跌落速度V，通过公式

计算出地面跌落试验的冲击高度H。

需要说明的是，由于实际外场空投区域的地面工况可能存在如图2中的草地1、砂石地2和土地3，因此本发明实施例中用于模拟外场空投试验的内场地面跌落区域的地面工况也设置为与实际空投区域相同的地面情况。本发明实施例中，通过对不同地理位置环境因素的换算，例如可以在平原模拟高原空投的实际情况。

基于上述换算方式计算出的冲击高度H，可以确定下本发明实施例在执行地面跌落试验所使用的冲击高度H，即确定了地面跌落试验中的一个具体试验参数。

本发明实施例中执行地面跌落试验的具体方式，即步骤2的实施过程，可以包括如下步骤：

步骤21，利用空投对象在相同地面工况和相同气囊状态下按照已确定的冲击高度H进行地面跌落试验，并测量着陆过载；

步骤22，若步骤21中测量得到的着陆过载在预设指标值的范围内，则用于空投对象的缓冲系统在测得着陆过载所对应的地面工况和气囊状态下的缓冲效能符合地面跌落试验的要求；

步骤23，若步骤21中测量得到的着陆过载在预设指标值的范围外，调整气囊体积和排气口面积后重新执行地面跌落试验，直到测量得到在预设指标值的范围内的着陆过载。

如图5所示，为本发明实施例中进行地面跌落试验的示意图。在实际地面跌落试验过程中，利用同一空投对象6在相同地面工况(指内场中设置的用于模拟外场的相应地面工况)和相同气囊状态下按照已确定的冲击高度H进行地面跌落验证，测得的着陆过载接近指标值(通常为一般不大于20g)说明缓冲系统在相应地面工况和相应气囊状态下的缓冲效能满足要求；如果测得的着陆过载值与指标值偏差较大，可以调整气囊4体积和排气口5面积重新进行地面跌落试验，直到使空投对象6的着陆过载值在指标规定值范围之内，此时，得到用于进行上述试验的特定地面工况所对应的气囊状态，该气囊状态作为后续空投试验时气囊使用状态的依据。

实际应用中，本发明实施例在测得的着陆过载值与指标值偏差较大时调整气囊状态的具体方式可以为：一方面，通过调整气囊组合的数量调整气囊的体积；另一方面，通过调整排气口面积调整气囊压力，使得气囊压力与空投状态保持一致。需要说明的是，排气口面积决定气囊的爆破压力，落地前需要稳定气囊压力，落地时气囊被压缩，压力变大，从而撑破排气口；因此，排气口面积越大，空投后空投对象6压缩气囊作用时间短，较小的压力即可撑破，排气口面积太小，则可能造成空投对象6的反弹及侧翻，因此，空投试验前获得与指定空投对象6和地面工况所对应的气囊状态，对实际空投的安全性具有非常重要的指导作用。

本发明实施例通过上述步骤2中所进行的地面跌落试验，可以得到空投对象在不同地面工况下测得预设指标值的着陆过载时，所采用的相应气囊状态，气囊状态包括通过多个气囊组合的气囊体积和气囊的排气口面积；即得到对于同一空投对象6所模拟空投试验时，不同地面工况与气囊状态的对应关系。

可以采用步骤2中通过执行地面跌落试验所得到的试验结果作为空投试验时气囊使用状态的依据，即本发明实施例提供的缓冲系统的等效试验方法，还可以包括如下步骤：

步骤3，根据步骤2执行地面跌落试验所得到不同地面工况所采用的相应气囊状态，分别在不同地面工况下采用对应的气囊状态执行空投试验，并根据空投试验的结果对地面跌落试验进行验证。

如图6所示，为本发明实施例中进行空投试验的示意图，空投试验中的缓冲系统包括降落伞7和气囊4。采用本发明实施例中地面跌落试验所得到的同一空投对象6所模拟空投试验时不同地面工况与气囊状态的对应关系，来执行空投试验，经验证，实际空投试验中着陆过载的匹配率较高，试验的反复可能性小，且空投试验的风险大大降低。

需要说明的是，传统缓冲系统技术状态的确定方式是参照空投着陆速度指标V₀，依据V²＝2gh计算出冲击高度H，对缓冲系统进行地面跌落冲击，测量跌落时的着陆过载以验证缓冲系统与空投对象的匹配性，这种方式必然出现跌落着陆过载与实际空投着陆过载差距较大，一般表现为跌落冲击过载为15g左右，而实际空投着陆冲击过载为6g左右，缓冲效能过剩，造成空投对象触地反弹，甚至侧翻。

采用本发明实施例提供的缓冲系统的等效试验方法，在地面跌落试验中模拟实际空投状态下地面工况，(例如为草地1、砂石地2或者土地3)、并模拟气囊的状态(具体为气囊4的体积和排气口5面积)，通过大气环境和落速指标换算出确定地面跌落试验中的冲击高度，使缓冲气囊在地面跌落试验中的工况更接近空投状态，为缓冲气囊的设计提供依据。

本发明实施例提供的缓冲系统的等效试验方法，可以通过模拟真实空投环境下的气压状态和地面工况，实现通过地面跌落试验模拟真实空投的相关工况，在缓冲气囊使用状态一致的情况下，对缓冲气囊工作环境进行测量并对数据进行计算和转换，可以制定出等效地面跌落试验的方案，经地面跌落试验的验证得到仅能满足着陆过载，又能避免反弹的用于模拟实际空投的具体方案，使地面跌落试验和空投试验结果基本一致，减小偏差、降低研制风险，避免了地面跌落与空投试验差异较大造成的触地反弹并侧翻的问题。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，包括：

步骤1，根据用于执行地面跌落试验的跌落区域与用于执行空投试验的空投区域的环境差异，以及空投试验的落速指标，获取地面跌落试验的冲击高度；

步骤2，采用多种气囊状态分别在跌落区域的多个地面工况下，按照步骤1所确定的冲击高度进行地面跌落试验，测量得到空投对象在相同地面工况和相同气囊状态下的着陆过载。

2.根据权利要求1所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤11，分别测量所述跌落区域和所述空投区域的大气压力和大气温度，计算出所述跌落区域的第一大气密度和所述空投区域的第二大气密度；

步骤12，根据空投试验的落速指标，以及步骤11中计算出的第一大气密度ρ1和第二大气密度ρ2，计算出地面跌落试验的跌落速度；

步骤13，根据步骤12中计算出的跌落速度，计算出所述地面跌落试验的冲击高度。

3.根据权利要求2所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，所述步骤11中的计算方式为：

基于测量出的所述跌落区域和所述空投区域的大气压力和大气温度，通过公式ρ＝P/RT，分别计算出所述跌落区域的第一大气密度ρ1和所述空投区域的第二大气密度ρ2；

其中，所述P为大气压力，R为气体常数，T为大气温度。

4.根据权利要求3所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，所述步骤12中的计算方式为：

根据所述空投试验的落速指标和已得到的第一大气密度ρ1和第二大气密度ρ2，通过公式

计算出地面跌落试验的跌落速度V；

其中，V₁为空投试验中的落速指标要求的外场空投落速。

5.根据权利要求4所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，所述步骤13中的计算方式为：

根据已得到的地面跌落试验的跌落速度V，通过公式H＝V²/2g，计算出所述地面跌落试验的冲击高度H。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，所述地面工况为空投对象跌落时的地面地质情况，包括：草地、砂石地和土地；

所述缓冲系统包括降落伞和气囊，所述气囊状态为着陆气囊的体积、气囊的排气口面积以及气囊内大气压力。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤21，利用所述空投对象在相同地面工况和相同气囊状态下按照已确定的冲击高度H进行地面跌落试验，并测量着陆过载；

步骤22，若步骤21中测量得到的着陆过载在预设指标值的范围内，则用于所述空投对象的缓冲系统在测得所述着陆过载所对应的地面工况和气囊状态下的缓冲效能符合地面跌落试验的要求；

步骤23，若步骤21中测量得到的着陆过载在预设指标值的范围外，调整气囊体积和排气口面积后重新执行地面跌落试验，直到测量得到在预设指标值的范围内的着陆过载。

8.根据权利要求7所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，

通过所述步骤2中所进行的地面跌落试验，得到所述空投对象在不同地面工况下测得预设指标值的着陆过载时，所采用的相应气囊状态，所述气囊状态包括通过多个气囊组合的气囊体积和气囊排气口面积。

9.根据权利要求8所述的缓冲系统的等效试验方法，其特征在于，还包括：

步骤3，根据所述步骤2执行地面跌落试验所得到不同地面工况所采用的相应气囊状态，分别在不同地面工况下采用对应的气囊状态执行空投试验，并根据空投试验的结果对地面跌落试验进行验证。

Images