[科普中国]-条带式降落伞

条带式降落伞是一种柔性透气结构，和载荷体构成了复杂的联合飞行系统。长期以来，降落伞的工作特性往往要通过大量的风洞试验和投放试验获得，很难通过理论分析和数值模拟准确得到，随着计算方法的发展和数值计算水平的提高，降落伞理论研究主要在伞—载系统飞行过程工作性能研究、降落伞的气动性能研究、降落伞的开伞性能研究、降落伞试验技术及降落伞优化设计技术等方面取得了很大进步。1

条带式降落伞的结构形状即是图1上的设计形状，如平面圆形伞的结构形状实际上式一个平面多边形，锥形伞的结构形状是棱锥体。根据伞衣结构形状可分为平面型 伞和非平面型伞，也可分为轴对称型伞和镜面对称型伞（图1）。常见的伞衣形状有圆形伞、方形伞、导向面伞、带条伞、旋转伞、十字形伞等。其性能特点见图2、图3。

结构形状通常用俯视图和侧视图来表示。结构形状的特征参数为结构直径Dj，定义为两相对伞衣幅最大宽度间的距离（图4）。降落伞的大小用名义面积A0表示，A0表示所有产生气动力的织物面（肋面、围幅、垂幅及稳定幅等部件）的表面积的总和。名义直径D0表示名义面积为A0的圆的直径。降落伞张满时的投影面积称为At。1

圆形伞有平面圆形伞、底边延伸形伞和成形幅伞三种。

由合顶角为360°的等腰梯形组成的多边形称为平面圆形伞。圆形伞的对称结构使其侧滑方向有随机性，与初始状态有关。为控制侧滑方向，改善操纵性，可在伞衣上开一定数量的排气口。平面圆形伞结构对称，工作可靠，开伞时受力较均匀。因此，大多数传统降落伞都以圆形伞作为基本结构。1

方形伞一般结构为平面方形切去四角，由数幅织物锁缝而成。方形伞结构简单，材料利用率高。方形伞从伞顶到底边距离不等，伞绳和伞衣受力不均匀，开伞缓慢，开伞动载较小。在开伞过程中，伞衣各部位易错位，容易造成局部受损。1

导向面伞也是在平面圆形伞的基础上发展起来的，是在伞衣底部延伸一个倒装的锥形导向面组成。导向面伞外形能使气流分离，压力分布对称，稳定性较好。但是导向面伞，材料消耗多，工艺复杂，成本高。1

条带式降落伞的组成随使用要求和开伞程序不同而变化。一般降落伞系统由引导伞、伞衣套、连接带、主伞（伞衣和伞绳）、开伞装置、脱离装置、背带系统和伞包等部件组成。1

引导伞的作用是将条带式降落伞系统从伞包或伞箱中拉出，并拉直包装主伞的伞衣套，最终将主伞从伞衣套中拉出，使主伞处于良好的充气状态。引导伞应具有足够的气动阻力、一定的弹跳力、开伞快、体积小、重量轻、包装方便的特点。目前常采用以下三类引导伞：软质带中心绳引导伞、软质无中心绳引导伞和弹簧骨架式引导伞，见图5。1

伞衣套的作用是保护伞衣，并避免伞衣底边在伞系统拉直前与气流接触使伞衣提前充气。伞衣套应保证伞绳、伞衣具有良好的拉直程序，减少伞绳抽打伞衣的几率，伞衣套上部的鼓风袋可以帮助引导伞拉出伞绳、伞衣。伞衣套又可分为长伞衣套、短伞衣套和带兜底布的伞衣套。1

主伞包括伞衣和伞绳。伞衣是一个气动减速面，其功用是稳定减速，保证人或物着陆安全。伞衣由织物缝制而成，其上有不同方向的加强带以保证伞的强度。伞衣底边缝制有加强带，又称伞衣底边。伞衣底边上缝有加强带延伸而成的伞绳扣带，用来连接条带式伞绳，也有将伞绳缝在加强带上。为了保证稳定性和改善操纵性，在伞衣上还有各种孔洞和缝口，有的伞衣上还缝有鼓风兜、肋片、导向面等附件，以改善降落伞工作性能。

条带式伞绳的长短和数量对降落伞阻力特性有重要的影响。伞绳越短，其投影面积越小，阻力系统也越小，增大伞绳数量可增加伞衣的最大投影面积，从而增加阻力系数，但伞绳数量不能无限制地增加，否则会增加主伞重量，并引入气流进入伞衣受阻的“绳罩”现象。1