淺論彈藥用普通降落傘的傘冠強(qiáng)度工程計(jì)算

王福海，楊麗君，楊 廣，李蓓蓓

(1 西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所，西安 710065；2 遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司，沈陽(yáng) 110045；3 32381部隊(duì)，北京 100072)

0 引言

兵器領(lǐng)域是降落傘應(yīng)用的活躍領(lǐng)域之一。降落傘以其在彈上緊密裝填體積小、外彈道上釋放開傘后阻力面積大、能使飛行速度快速衰減的顯著特征，在末敏彈等高新技術(shù)彈藥和一些特種彈以及一些彈箭試驗(yàn)的回收系統(tǒng)上的應(yīng)用日益廣泛。

已有若干不同傘型的降落傘等柔性裝置在末敏彈上得以應(yīng)用，其用途包括：對(duì)末敏子彈進(jìn)行一級(jí)或兩級(jí)減速以及調(diào)姿與穩(wěn)定[1]；利用球形降落傘(簡(jiǎn)稱球形傘)對(duì)炮射旋轉(zhuǎn)末敏彈末敏子彈進(jìn)行減速減旋；利用旋轉(zhuǎn)傘作為末敏子彈搜索探測(cè)的掃描平臺(tái)[2-3]；利用降落傘作為分離傘或輔助傘使彈上分離部件之間實(shí)現(xiàn)有效分離或充足分離；在末敏彈拋撒子彈時(shí)利用柔性減速裝置實(shí)現(xiàn)母彈彈底與末敏子彈之間的防碰撞分離[4-5]等。其中，旋轉(zhuǎn)傘作為末敏子彈掃描平臺(tái)和球形降落傘減速減旋雙重功能的實(shí)現(xiàn)，拓展了降落傘的重要用途。圖1為旋轉(zhuǎn)傘-末敏子彈立式風(fēng)洞懸浮試驗(yàn)[6](穩(wěn)態(tài)掃描試驗(yàn))的攝像截圖。

圖1 旋轉(zhuǎn)傘-末敏子彈立式風(fēng)洞懸浮試驗(yàn)攝像截圖

末敏子彈正是在降落傘作用下減速穩(wěn)定的下降過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了測(cè)高定高開旋轉(zhuǎn)傘、成斜置姿態(tài)繞鉛垂軸旋轉(zhuǎn)以實(shí)施單發(fā)子彈對(duì)地面目標(biāo)區(qū)的火力覆蓋[2]，經(jīng)比較短暫的穩(wěn)態(tài)過(guò)渡[1]后，以平衡落速[1-2,7](旋轉(zhuǎn)傘-末敏子彈系統(tǒng)鉛垂向上的氣動(dòng)力分量等于重力時(shí)的鉛垂下落速度)、平衡轉(zhuǎn)速[1-2,7](旋轉(zhuǎn)傘-末敏子彈系統(tǒng)在平衡落速條件下穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)的角速率)和穩(wěn)定的掃描角進(jìn)行穩(wěn)態(tài)掃描[2-4,8]、對(duì)地面以螺旋線形式由外向內(nèi)[4]搜索探測(cè)裝甲目標(biāo)并予以識(shí)別和攻擊。就此意義而言，末敏彈減速傘和旋轉(zhuǎn)傘是末敏彈完成預(yù)定作用流程的依托平臺(tái)。

就傘型而言，已在國(guó)內(nèi)末敏彈上廣為應(yīng)用的降落傘包括十字形傘(末敏子彈減速及調(diào)姿)、球形傘(末敏子彈減速及組合減旋)、高性能渦帆型旋轉(zhuǎn)傘(末敏子彈掃描平臺(tái))。另外，延伸面型旋轉(zhuǎn)傘掃描平臺(tái)和用于兩體分離的平面圓形傘等也在末敏子彈上有所應(yīng)用。除了末敏彈用傘以外，盤縫帶傘、方形及多邊形傘、帶頂孔的平面圓形傘等降落傘也在其他一些高新技術(shù)彈藥或其回收系統(tǒng)中獲得了成功應(yīng)用。文中根據(jù)彈-傘系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)需求，通過(guò)傘型選擇、開傘動(dòng)載控制和傘體強(qiáng)度設(shè)計(jì)對(duì)小體積化的減速傘進(jìn)行了較高程度的技術(shù)性能驗(yàn)證。

在末敏彈等彈藥用降落傘的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，深感使用傘冠概念更為明晰無(wú)歧義，因此提出并定義了降落傘的傘冠概念，并在闡述末敏彈旋轉(zhuǎn)傘導(dǎo)旋機(jī)理時(shí)首次使用[9]。

根據(jù)彈藥用普通降落傘的設(shè)計(jì)需求，有必要建立能高效指導(dǎo)傘冠結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)、適合多種傘型的傘冠強(qiáng)度通用計(jì)算方法。

1 普通降落傘及其傘冠等定義

除球形降落傘只有傘冠以外，降落傘一般由傘冠和傘繩組成，將具有傘繩并且具有中心對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的降落傘定義為普通降落傘。定義傘冠是降落傘上用來(lái)充氣開傘產(chǎn)生主要空氣動(dòng)力的部位,傘冠既包括實(shí)體(織物)又包括結(jié)構(gòu)透氣孔(如傘頂孔和各種結(jié)構(gòu)縫隙及排氣口等)，傘冠的形狀及其主要結(jié)構(gòu)特征基本上決定了傘型，傘冠的結(jié)構(gòu)和織物性能共同決定了降落傘的充氣開傘性能、阻力特性、穩(wěn)定性和強(qiáng)度等。由于傘冠結(jié)構(gòu)透氣量直接影響降落傘的氣動(dòng)性能，原來(lái)的“傘衣是降落傘的主要部件，用來(lái)產(chǎn)生氣動(dòng)力……”[10]的傘衣定義，相當(dāng)于傘衣既狹義上代表傘衣實(shí)體本身又廣義上代表整個(gè)傘冠(包括傘冠上的結(jié)構(gòu)透氣孔)，如此未必有錯(cuò)，但常常使人感覺不如使用傘冠概念清晰。若使用“傘冠結(jié)構(gòu)透氣量”顯然比使用“傘衣結(jié)構(gòu)透氣量”[10]直觀明了也更加嚴(yán)密。如果說(shuō)在傘冠上設(shè)置孔洞或縫隙相當(dāng)于在傘衣實(shí)體上開孔或開縫倒也無(wú)妨，但對(duì)于后文所提及的加強(qiáng)型傘冠的強(qiáng)度計(jì)算，若繼續(xù)沿用過(guò)去傘衣的概念，那么就難以區(qū)分傘衣強(qiáng)度到底是指?jìng)阋聦?shí)體本身的強(qiáng)度還是指?jìng)愎诘膹?qiáng)度這兩個(gè)不同的概念。

文中繼續(xù)使用狹義的“傘衣”一詞，即定義傘衣僅代表其自身作為傘冠織物的主體(材料包括綢和帶等)。為了方便，不妨定義傘冠織物由作為傘冠實(shí)體主體的傘衣和作為傘冠實(shí)體輔助的加強(qiáng)帶組成，傘冠上除傘衣本體以外的結(jié)構(gòu)性和加強(qiáng)性以及工藝性所需的一切帶條和布片等皆歸類為加強(qiáng)帶。

2 最大開傘動(dòng)載

無(wú)限質(zhì)量[10]和有限質(zhì)量情況最大開傘動(dòng)載Fkmax可統(tǒng)一表示為：

(1)

式中：ρk為最大開傘動(dòng)壓時(shí)的來(lái)流密度；vk為最大開傘動(dòng)壓對(duì)應(yīng)的開傘速度(一般取傘的拉直速度)；S為降落傘特征面積；Cxs為與S相對(duì)應(yīng)的降落傘阻力系數(shù)；Kd為無(wú)限質(zhì)量條件下的開傘動(dòng)載系數(shù)，ksi為有限質(zhì)量條件下的開傘動(dòng)載縮減系數(shù),無(wú)限質(zhì)量條件下ksi取值為1，有限質(zhì)量條件下Kdksj是系統(tǒng)質(zhì)量比的函數(shù)[10]。傘衣單位面積的承重載荷大于1 435 N/m2可作為無(wú)限質(zhì)量的參考條件[11]。

由于彈藥系統(tǒng)使用時(shí)初速、射角和海拔高度多變，給開傘速度和開傘高度也帶來(lái)較大的變化，故強(qiáng)調(diào)計(jì)算開傘動(dòng)載時(shí)應(yīng)使用最大開傘動(dòng)壓而非使用最大開傘速度，應(yīng)根據(jù)外彈道設(shè)計(jì)確定最大開傘動(dòng)壓。

3 傘冠強(qiáng)度和載荷分析及計(jì)算

3.1 傘冠形狀、強(qiáng)度和載荷分析

降落傘傘型繁多，分析傘型及傘冠，可將彈藥常用的普通降落傘劃分為兩大類：延伸型傘和非延伸型傘。

延伸型傘包括底邊延伸傘[10]、導(dǎo)向面?zhèn)鉡10]、盤縫帶傘等，其共有特征是傘冠的充滿形狀有倒錐臺(tái)形的冠圍。圖2為盤縫帶傘立式風(fēng)洞充氣開傘演示試驗(yàn)的攝像截圖。

圖2 盤縫帶傘立式風(fēng)洞充氣開傘演示試驗(yàn)攝像截圖

非延伸型傘包括普通平面型傘和預(yù)先成型半球形傘冠的傘，其共有特征是傘冠的充滿形狀沒(méi)有倒錐臺(tái)形的冠圍。普通平面型傘包括平面圓形傘、方形傘、十字形傘、渦帆型旋轉(zhuǎn)傘(如圖3所示)、方形旋轉(zhuǎn)傘、平面圓形帶條傘、環(huán)縫傘等平面?zhèn)慊驕?zhǔn)平面?zhèn)恪?/p>

圖3 渦帆型旋轉(zhuǎn)傘試驗(yàn)落地照片

一般以傘冠的橫向截面(亦稱緯向截面[10])和縱向截面(亦稱經(jīng)向截面[10])內(nèi)的強(qiáng)度去評(píng)價(jià)傘冠強(qiáng)度頗為方便，而且常常習(xí)慣用傘衣應(yīng)力法來(lái)表征，其實(shí)用傘冠承載能力法來(lái)表征更具通用性。

延伸型傘的倒錐臺(tái)形的冠圍部位的內(nèi)外壓差，明顯小于外部氣流分離以后頂部傘冠的內(nèi)外壓差，故只需對(duì)倒錐臺(tái)形以上頂部傘冠進(jìn)行強(qiáng)度校核。

所以一般只需對(duì)非延伸型傘的傘冠和延伸型傘的頂部傘冠進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,并應(yīng)基于其傘冠構(gòu)型和組成特點(diǎn)等，確定傘冠強(qiáng)度校核用的最弱的橫向及縱向截面。

傘冠橫向截面上的載荷由傘冠構(gòu)型及其開傘動(dòng)載決定。傘冠縱向截面上的載荷由傘冠構(gòu)型、開傘動(dòng)載和傘冠結(jié)構(gòu)幾何參量確定。

基于彈藥常用的普通降落傘的傘型，為了方便分析計(jì)算其傘冠載荷，提出以下兩點(diǎn)基本假設(shè)：

1)非延伸型傘的傘冠或延伸型傘的頂部傘冠，其充滿形狀一般視作準(zhǔn)半球形。對(duì)普通平面型傘的一些傘型，基于傘口區(qū)域傘繩之間傘衣的明顯富余和傘繩對(duì)傘口傘衣集中加載的共同影響，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)忽略傘衣富余所導(dǎo)致的局部“鼓包”，也不計(jì)渦帆型旋轉(zhuǎn)傘導(dǎo)旋排氣口處的局部“弓起”；

2)傘冠織物上的所有微元的應(yīng)力狀態(tài)為薄膜無(wú)矩狀態(tài)[12]，即傘冠織物內(nèi)部只存在張力。

3.2 普通降落傘的傘冠計(jì)算載荷

定義充滿態(tài)半球形傘冠橫向截面上的載荷為傘冠計(jì)算載荷，并用Ph表示。根據(jù)基本假設(shè)第二點(diǎn)，Ph應(yīng)被作用于半球形傘冠上的軸向壓力所平衡，即：

Ph=AztΔp

(2)

式中：Azt為充滿態(tài)半球形傘冠上傘衣的軸向投影面積；Δp為充滿態(tài)半球形傘冠上傘衣內(nèi)外壓差之均值。

延伸型傘的最大開傘動(dòng)載可表示為：

Fkmax=AztΔp-Awδpw

(3)

式中：Aw為充滿態(tài)倒錐臺(tái)形冠圍傘衣的軸向投影面積；Δpw為充滿態(tài)倒錐臺(tái)形冠圍傘衣上內(nèi)外壓差的均值。

分析比較傘型及其開傘動(dòng)載，經(jīng)驗(yàn)性近似可?。?/p>

(4)

式中Fkmax,xns為延伸型傘去掉倒錐臺(tái)形冠圍后，以頂部傘冠構(gòu)成的具有相同投影直徑虛擬傘的最大開傘動(dòng)載，并按式(1)計(jì)算，虛擬傘的Kd由延伸型傘的頂部傘冠的構(gòu)型特征等決定。

對(duì)延伸型傘，式(2)～式(4)聯(lián)立可得：

(5)

由于Fkmax.xns大于Fkmax，故延伸型傘的傘冠計(jì)算載荷大于其最大開傘動(dòng)載。

對(duì)非延伸型傘，式(3)中令A(yù)w=0，則有：

Ph=Fkmax

(6)

即非延伸型傘的傘冠計(jì)算載荷為所承受的最大開傘動(dòng)載。

3.3 普通降落傘的傘冠縱向截面上的載荷

過(guò)傘軸分割充滿的半球形冠，得到其半傘冠，忽略該半傘冠所受到的向心收緊的橫向分力，該分力由傘繩直接施加或由延伸型傘冠圍幅所施加。

用Pz表示充滿態(tài)半球形傘冠縱向截面上的載荷，根據(jù)基本假設(shè)第二點(diǎn)，分割出的半傘冠所受的側(cè)向壓力應(yīng)被Pz所平衡，即有：

Pz=ActΔp

(7)

式中：Act為充滿態(tài)傘冠上傘衣的側(cè)向投影面積。

由式(2)、式(7)得：

(8)

定義：

(9)

則λ為傘冠載荷結(jié)構(gòu)系數(shù)，表征了充滿態(tài)半球形傘冠縱向截面上的載荷(側(cè)向張力)與橫向截面上的載荷(軸向張力)之比，是充滿態(tài)傘冠由其徑向結(jié)構(gòu)透氣孔所決定的無(wú)量綱系數(shù)。

4 傘冠載荷結(jié)構(gòu)系數(shù)計(jì)算

4.1 十字形傘

設(shè)十字形傘的傘冠長(zhǎng)、短邊長(zhǎng)度和分別為a和b，根據(jù)基本假設(shè)第一點(diǎn)，將十字形傘的充滿傘冠看作具有結(jié)構(gòu)開孔的半球形，可推導(dǎo)出十字形傘的傘冠載荷結(jié)構(gòu)系數(shù)為：

(10)

按一般情況b值取a值的27%～30%，則十字形傘的λ值一般在0.317～0.327之間。

4.2 非十字形普通降落傘

對(duì)于非十字形的普通降落傘，設(shè)充滿后半球形傘冠的投影半徑和傘頂孔半徑分別為rt和rd，當(dāng)除了傘頂孔外不存在其他明顯的徑向結(jié)構(gòu)透氣時(shí)(即盤縫帶傘以外的環(huán)縫類傘等除外)，可推導(dǎo)出非十字形傘的傘冠載荷結(jié)構(gòu)系數(shù)為：

(11)

式中χ為傘頂孔的有效結(jié)構(gòu)透氣面積系數(shù)，其值小于等于1，由侵占傘頂孔的實(shí)際狀態(tài)決定。

根據(jù)式(11)，當(dāng)rd值取rt值的0%～30%時(shí)，若χ取1，則對(duì)應(yīng)的λ值范圍為0.5～0.544 6，即隨著傘頂孔增大，傘冠載荷結(jié)構(gòu)系數(shù)略有增大。

5 傘冠結(jié)構(gòu)和承載能力

5.1 傘冠結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)簡(jiǎn)論

傘冠實(shí)際承載能力主要由傘冠結(jié)構(gòu)及大小、傘衣材料強(qiáng)度、加強(qiáng)帶數(shù)量及材料強(qiáng)度、縫線和縫合工藝等決定，并與材料老化性能、傘衣和加強(qiáng)帶的材料伸長(zhǎng)率等性能、傘艙及火工釋放機(jī)構(gòu)的熱環(huán)境是否造成明顯熱燒蝕等多種因素有關(guān)。

不使用額外的加強(qiáng)措施即可保證使用要求的傘冠為無(wú)加強(qiáng)型傘冠。需要對(duì)相對(duì)薄弱或明顯受熱燒蝕等影響之處采取輔助加強(qiáng)(即局部加強(qiáng))或保護(hù)措施的傘冠，定義為輔助加強(qiáng)型傘冠；另外，某些傘型的降落傘，其傘冠結(jié)構(gòu)需要采用一些輔助帶條把傘衣幅連接起來(lái)，如環(huán)縫傘的徑向帶條和渦帆型旋轉(zhuǎn)傘的環(huán)形帶條等，把這些需要輔助帶條的傘冠也歸屬于輔助加強(qiáng)型傘冠。可把輔助加強(qiáng)型傘冠與無(wú)加強(qiáng)型傘冠一起定義為非加強(qiáng)型傘冠，以方便強(qiáng)度分析和計(jì)算。

當(dāng)傘冠載荷足夠大時(shí)，傘冠可能面臨單憑提高傘衣強(qiáng)度難以滿足必要的安全系數(shù)，或者能夠滿足強(qiáng)度需要但裝傘體積超限的問(wèn)題，故需要采取一定數(shù)量的加強(qiáng)帶對(duì)傘冠進(jìn)行骨架式加強(qiáng)，特此定義為加強(qiáng)型傘冠。

5.2 非加強(qiáng)型傘冠的承載能力

大多數(shù)非加強(qiáng)型傘冠的承載能力計(jì)算，只需計(jì)算充滿的準(zhǔn)半球形傘冠上傘衣的承載能力，其傘冠橫向、縱向截面內(nèi)的承載能力分別按式(12)和式(13)進(jìn)行。但式(12)不適于計(jì)算環(huán)縫類平面?zhèn)愠錆M傘冠的橫向截面內(nèi)的承載能力，式(13)不適于計(jì)算渦帆型旋轉(zhuǎn)傘等傘的縱向截面內(nèi)傘衣幅之間的連接強(qiáng)度。

Ph,nl=βhlhσmin

(12)

Pz,nl=βzlzσmin

(13)

式(12)～式(13)中，Ph,nl,βh,lh依次為半球形傘冠橫向截面內(nèi)的承載能力、強(qiáng)度保有系數(shù)(考慮強(qiáng)度損失后)、傘衣長(zhǎng)度；Pz,nl,βz,lz依次為半球形傘冠縱向截面內(nèi)傘衣的承載能力、強(qiáng)度保有系數(shù)、傘衣長(zhǎng)度；βh和βz的值均小于1，應(yīng)綜合前述多種因素的影響取值；σmin為半球形傘冠傘衣的斷裂強(qiáng)力的最小值(單位N/m)。

環(huán)縫類傘的傘冠橫向截面內(nèi)承載能力顯然僅由徑向連接帶的斷裂強(qiáng)力所決定，應(yīng)按式(14)計(jì)算。

Ph,nl=βhnhPhd

(14)

式中：Phd,nh分別為環(huán)縫類傘的傘冠橫向截面內(nèi)的承載加強(qiáng)帶的斷裂強(qiáng)力和截取根數(shù)。

計(jì)算渦帆型旋轉(zhuǎn)傘縱向截面內(nèi)傘衣幅之間的連接強(qiáng)度，其半球形傘冠縱向截面的截取應(yīng)過(guò)導(dǎo)旋排氣口處的傘衣幅縫隙，該縱向截面內(nèi)的承載能力按式(15)計(jì)算。

Pz,nl=βznzPzd

(15)

式中：Pzd,nz分別為該傘冠縱向截面內(nèi)的承載加強(qiáng)帶的斷裂強(qiáng)力和截取根數(shù)。

5.3 加強(qiáng)型傘冠的承載能力

加強(qiáng)型傘冠承載能力應(yīng)綜合考慮充滿的半球形傘冠上傘衣的承載能力和加強(qiáng)帶的承載能力，但并非兩者的簡(jiǎn)單相加。加強(qiáng)帶的伸長(zhǎng)率應(yīng)小于傘衣的伸長(zhǎng)率，否則難以起到對(duì)傘衣的加強(qiáng)作用。進(jìn)行加強(qiáng)型傘冠強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為，傘冠載荷Ph和Pz由加強(qiáng)帶及部分傘衣所承擔(dān)，承載部位的承載能力即為傘冠的承載能力。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)型傘冠橫向、縱向截面內(nèi)的承載能力分別按式(16)和式(17)計(jì)算。

Ph,nl=βhnh(Phd+3Δhσmin)

(16)

Pz,nl=βznz(Pzd+3Δzσmin)

(17)

式(16)～式(17)中的Δh和Δz分別為半球形傘冠的橫向截面和縱向截面的內(nèi)承載加強(qiáng)帶的寬度。

需要注意的是，雖然盤縫帶傘一般設(shè)計(jì)為加強(qiáng)型傘冠，但其橫向截面內(nèi)的承載能力不宜按式(16)計(jì)算，其傘冠上連接冠圍與冠頂?shù)摹氨P縫”處一般是最弱的傘冠橫向截面之一，此處的承載能力Ph,nl應(yīng)按式(14)計(jì)算。

6 傘冠強(qiáng)度校核

6.1 傘冠強(qiáng)度校核通用判據(jù)

用傘冠承載能力將普通降落傘的加強(qiáng)型傘冠和非加強(qiáng)型傘冠的強(qiáng)度校核統(tǒng)一為：

μPh≤Ph,xy

(18)

μPz≤Pz,xy

(19)

式 (18)～式(19)中的μ為傘冠強(qiáng)度安全系數(shù)?；趥鹘y(tǒng)并考慮長(zhǎng)期貯存等，彈藥降落傘工程計(jì)算的強(qiáng)度安全系數(shù)μ的取值一般不小于1.5。

6.2 非加強(qiáng)型傘冠的傘衣強(qiáng)度校核及有關(guān)分析

6.2.1 非加強(qiáng)型傘冠的傘衣應(yīng)力計(jì)算

除了傘冠強(qiáng)度校核的通用判據(jù)承載能力法以外，對(duì)于非加強(qiáng)型傘冠通常習(xí)慣計(jì)算傘衣應(yīng)力以直接校核傘衣強(qiáng)度。用σh和σz分別表示充滿態(tài)的半球形傘冠橫向、縱向截面內(nèi)的傘衣應(yīng)力。

對(duì)延伸型傘，由式(5)、式(8)、式(9)得：

(20)

(21)

對(duì)非延伸型傘，由式(6)、式(8)、式(9)得：

(22)

(23)

6.2.2 非加強(qiáng)型傘冠的傘衣強(qiáng)度校核

根據(jù)式(18)和式(19)，并結(jié)合式(12)和式(13)，導(dǎo)出非加強(qiáng)型傘冠的傘衣強(qiáng)度校核判據(jù)如下：

μσh≤βhσmin

(24)

μσz≤βzσmin

(25)

在此，非加強(qiáng)型傘冠的強(qiáng)度安全系數(shù)μ就是傘衣強(qiáng)度安全系數(shù)。

6.2.3 十字形傘的傘衣應(yīng)力比較分析

對(duì)于十字形傘，lh=4b，lz=a，結(jié)合式(8)可得：

(26)

當(dāng)十字形傘的b值取a值的27%～30%時(shí)，結(jié)合式(10)計(jì)算λ,則σz約為σh的34%～39%。

6.2.4 非十字形傘的傘衣應(yīng)力比較分析

對(duì)于非十字形傘，當(dāng)充滿的半球形傘冠的徑向結(jié)構(gòu)透氣只有傘頂孔作用時(shí)，lh=2πrt，lz=πrt-3rd，結(jié)合式(8)可得：

(27)

當(dāng)rd值取rt值的0%～30%并取χ=1時(shí)，結(jié)合式(11)計(jì)算λ,則σz約比σh大0%～35%。

6.3 加強(qiáng)型傘冠的傘衣強(qiáng)度校核

當(dāng)加強(qiáng)型傘冠承載能力滿足通用關(guān)系式(18)、式(19)時(shí)一般無(wú)需再進(jìn)行傘衣強(qiáng)度校核的，但仍然可以轉(zhuǎn)換為校核傘衣強(qiáng)度的方法校核加強(qiáng)型傘冠的強(qiáng)度，根據(jù)式(18)和式(19)并結(jié)合式(16)和式(17),則半球形傘冠傘衣最小斷裂強(qiáng)力σmin應(yīng)滿足：

(28)

7 結(jié)束語(yǔ)

基于兩點(diǎn)基本假設(shè)所建立的傘冠強(qiáng)度通用計(jì)算方法，適用于具有中心對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的多種傘型的普通降落傘，理論分析及計(jì)算表明：

1)十字形傘的傘衣危險(xiǎn)截面位于橫向截面內(nèi)。

2)環(huán)縫類平面?zhèn)銘?yīng)關(guān)注由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的傘冠橫向截面內(nèi)的承載能力。

3)盤縫帶傘的傘冠強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)注意其“盤縫”處橫向截面內(nèi)的承載能力。

4)其余普通降落傘中，對(duì)除了傘頂孔外不存在其他明顯徑向結(jié)構(gòu)透氣的準(zhǔn)半球形充滿傘冠，傘衣危險(xiǎn)截面位于準(zhǔn)半球形傘冠的縱向截面內(nèi)。對(duì)于渦帆型旋轉(zhuǎn)傘等具有縱向分割的由多幅傘衣幅構(gòu)成的傘冠，還應(yīng)關(guān)注縱向截面內(nèi)傘衣幅之間的連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

5)傘冠載荷結(jié)構(gòu)系數(shù)由決定半球形充滿態(tài)傘冠徑向結(jié)構(gòu)透氣分布情況的傘型特點(diǎn)基本決定。

6)傘冠載荷結(jié)構(gòu)系數(shù)作為體現(xiàn)傘冠重要結(jié)構(gòu)特征的無(wú)量綱系數(shù)，它與充氣開傘、開傘動(dòng)載和穩(wěn)定性等關(guān)系密切的可能性較大，其內(nèi)在關(guān)系有待于繼續(xù)分析研究。

7)半球形假設(shè)作為建立傘冠強(qiáng)度通用工程計(jì)算方法的依據(jù)之一，極大地方便了計(jì)算。但不應(yīng)將該方法局限于半球形假設(shè)，當(dāng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)攝錄圖像處理出給定降落傘充滿態(tài)傘冠具體的剖面形狀時(shí)，則可更準(zhǔn)確地替換本計(jì)算方法中充滿態(tài)傘冠的半球形部位，將能更準(zhǔn)確地進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。