تحلیل عددی نیروها و تنش‌های وارد بر یک چتر ترمزی ریبونی

سلیمی, محمدرضا; فرج الهی, امیرحمزه; محسنی کفشگر کلائی, امیرحسین; ابراهیمی, محسن; ایوبی, محمود

تحلیل عددی نیروها و تنش‌های وارد بر یک چتر ترمزی ریبونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری،تهران،ایران

² استادیار،دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع)، تهران،ایران

³ کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف،تهران،ایران

⁴ کارشناسی ارشد، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

⁵ کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات،تهران، ایران

چکیده

چترهای ریبونی عموماْ به عنوان کاهندههای سرعت و یا پایدارساز برای محمولههای پرسرعت و هواپیماها مورد استفاده قرار میگیرند. در مقاله حاضر یک چتر ریبونی مسطح برای کاهش سرعت یک محموله هوایی مشخص طراحی و با استفاده از مجموعهای از نرم افزارها بارهای ایرودینامیکی و سازهای وارد بر آن محاسبه میشود. جنس چتر طراحی شده نایلون 66 بوده، قطر پرباد شده آن 2/1 متر و دارای 8 قطاع است. نیروهای آیرودینامیکی، توزیع فشار و تنش در چهار سرعت ۴۰، ۸۰، ۱۰۰ و ۱۲۰ متر برثانیه محاسبه شده و بر این اساس نقاط حساس از نظر توزیع تنش مشخص شدهاند. نتایج حاصل نشان میدهد که محل اتصال بندهای تعلیق به پارچه بیشترین میزان تنش و جابجایی ناشی از اعمال بارهای ایرودینامیکی را بخود اختصاص میدهد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26762935.1401.13.4.6.0

موضوعات

هوافضا

عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of Loads and Stresses Exerting on a Ribbon Type Parachute

نویسندگان [English]

mohammadreza salimi ¹
amirhamzeh farajollahi ²
amirhosein mohsenikafshgarkolaei ³
Mohsen Ebrahimi ⁴
mahmood ayoobi ⁵

¹ Ari

² ,Department of Engineering, Imam Ali University, Tehran, Iran

³ Aerospace Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran

⁴ Researcher, Aerospase research institute, Twhran, Iran

⁵ Islamic Azad University Science and Research Branch

چکیده [English]

Ribbon parachutes are used for speed reduction and stabilization of high-speed payloads and aircrafts. In the present research, a ribbon parachute is designed for air-dropped payload recovery and simulated by using multiple engineering softwares to analyze aerodynamic loads and structural stresses. The canopy is made from nylon 66; its deployed diameter is equal to 1.2 m and consists of 8 gores. The aerodynamic loads, pressure, and structural stress distributions are computed in four different free stream velocities of 40, 80, 100, and 120 (m/s). Based on these results, the most critical point on canopy structure is designated. The results show that the location where the suspension lines are attached to the fabric has the highest amount of tension and displacement due to the aerodynamic loads

کلیدواژه‌ها [English]

Ribbon Parachute
Design
Numerical Simulation
Pressure Distribution
Stress Distribution

مراجع

Taylor, A. P.; Sinclair, R. J.; Allamby, R. D. “Design and Testing of the Kistler Landing System Parachutes”; 15^th Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference, 1999, 1, 1–9.
Takizawa, K.; Tezduyar, T. E. “Computational Methods for Parachute Fluid-Structure Interactions”; Arch. Comput. Method. 2012, 19, 125–169.
Ewing, E. G.; Bixby, H. W.; Kent, T. W. “Crew Systems Deployable Aerodynamic Decelerator (DAD)”; Department of Defense Joint Service Specification Guide, 1998.
Meyerson, R. E.; Kent, W. “Space Shuttle Orbiter Drag Parachute Design”; 2001.
Mahendra, P.; Agrawal, A. K.; Sati, S. C.; Kumar, V. “Forebody Wake Effects on Parachute Performance for Re-entry Space Application”; Defence. J. 2020, 70, 223–230.
Laraibi, I.; Marz-Abadi, F. R.; Eatemadi, F. “Conventional Parachute Experimental and Numerical Investigation of Fabric Permeability on Drag of Conventional Parachute”; Research Gate 2017, 49, 17–20.
Gao, Z.; Charles, R. D.; Xiaolin, L. “Numerical Modeling of Flow Through Porous Fabric Surface in Parachute Simulation”; AIAA. J. 2017, 55, 686–690.
Day, B. P.; Field, M. N.; Gelito, J. P. “An Experimental Investigation of Aerodynamic Drag on a Round Parachute Canopy”; Worcester Polytechnic Institute, 2006, 117.
Mcquilling, M.; Potvin, J. “Forebody Wake Effects on the Aerodynamics of an Annular Parachute”; AIAA. J. 2012, 1, 1–10.
Joung-Dong, K.; Yan, L.; Xiaolin, L. “Simulation of Parachute FSI Using the Front Tracking Method”; J. Fluid. Struct, 2013, 37, 100–119.
Stein, K. R.; Benney, R. J.; Tezduyar, T. E.; Leonard, J. W.; Accorsi, M. L. “Fluid-Structure Interactions of a Round Parachute: Modeling and Simulation Techniques”; J. Aircraft. 2001, 38, 800–808.
Ortega E.; Flores, R. “Aeroelastic Analysis of Parachute Deceleration Systems with Empirical Aerodynamics”; Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: J. Aerospace Eng. 2019, 234, 3, 729–741.
Pruett, M.; Accorsi, M.; Kandis, M. “Stress Analysis of the Parachute System for the Mars Science Laboratory Mission”; AIAA. J. 2009, 1, 1–19.
Leonov, S. V.; Morozov, V. I.; Ponomare, A. T. “Shape Modeling and Strength Analysis of Parachutes”; Mech. Sol. 2011, 46, 311–324.
Xing-long, G.; Qing-bin, Z.; Qian-gang, T.; Tao, Y. “Fluid-Structure Interaction Simulation of Parachute in Low Speed”; Hong Kong, IAENG, 2013.
Gao, X.; Zheng, Q.; Tang, Q. “Fluid-Structure Interaction Analysis of Parachute Finite Mass Inflation”; Int. J. Aerospace. Eng. 2016, 2, 1.
Xinglong, G.; Qingbin, Z.; Qiangang, T. “Parachute Dynamics and Perturbation Analysis of Precision Airdrop System”; Chinese J. Aeronaut. 2016, 29, 596–607.
Jamison R. L. “A Method for Calculating Parachute Opening Forces for General Deployment Conditions”; NASA Office of Advanced Research and Technology 1966, 4, 498–502.
Dawoodian, M.; Dadvand, A.; Hassanzadeh, A. “A Numerical and Experimental Study of the Aerodynamics and Stability of a Horizontal Parachute”; Aerospace. Eng. 2013, 1, 1–8.
Yang, X.; Yu, L.; Nie, S.; Zhang, S. “Aerodynamic Performance of the Supersonic Parachute with Material Permeability”; Journal of Industrial Textiles 2021, 50, 812-829.
Jia, H.; Jiang, L.; Wang, Q. “Numerical Simulation of Aerodynamic Interaction of Supersonic Porosity Parachutes”; Spacecraft Recovery & Remote Sensing 2020, 40, 26-34.
Chen, Y.; Jia, H.; Xu, X.; Wang, Q. “Numerical Simulation of Aerodynamic Interaction of Porosity Parachutes for Mars Exploration”; Spacecraft Recovery & Remote Sensing 2022, 43, 12-25.
Salimi, M. R.; Farajolahi, A. H.; Mohseni Kafshgar Kolahi, A. H.; Rostami, M. “Aerodynamic Analysis of Cargo Speed Reduction Parachutes using Numerical Simulation”; Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal 2022, 10, 1-17.
Knacke, T. W. “Parachute Recovery Systems Design Manual”; Naval Weapons Center China Lake, 1991.