具有快速开伞功能的降落伞

付中华

摘 要：降落伞只有充满气时，才能起到减速和稳定作用，但充满气需要一定的时间，下落中会迅速缩短人或载物相对地面的高度，损耗开伞高度，在高度不足时，降落伞没有完全打开，从而造成人或载物高速坠地，导致身体或财产的重大损失，研究如何使降落伞快速充气具有十分重要的意义。

关键词：降落伞；快速开伞； 效果分析

中图分类号：TB652 文献标志码：A

降落伞组件一般包括主伞、引导伞、伞衣套、吊挂系统（背带）、伞包、开伞装置及脱离装置等。其中主伞为主减速装置，是必不可少的组件。

降落伞的使用过程一般分为4个阶段（以人用伞为例）：首先，人离开飞机到打开伞包的自由坠落阶段；引导伞从伞包内抛出到伞衣和伞绳全长拉直；从伞衣伞绳全长拉直到伞衣全部充满；伞衣充满稳定下降到飞行员安全到达地面。

只有主伞张开充满空气后，才能起到减速和稳定的作用，但充满气需要一定的时间，下落中会迅速缩短人或载物相对地面的高度，损耗开伞高度，在高度不足时，降落伞没有完全打开，从而造成人或载物高速坠地，导致身体或财产的重大损失，研究如何使降落伞快速充气具有十分重要的意义。

1 伞衣初始充气模型

针对具有一定形状的降落伞，主伞拉直开始充气的瞬间，具有以下规律：Vt*Tt*St=Vs*λ

式中：Vt：为T时充气速度； St：为T时刻进气口的面积；Tt：为以T时为时气速度时，充满体积为VS的伞衣需要的时间；λ：为变动常量； 其中，Vt、Tt、St、Vs 均为变动量。根据分析可知，假设Vs*λ、Vt为定值时，St与充气时间成反比，即进气口面积越大，充气时间越短。所以研究主伞衣充气时初始进气口的面积，也时调节充气速度的一个有效方向。降落伞的伞绳与伞衣底边直接相连，在伞衣与伞绳拉直后，伞绳呈受力状态，作用于伞衣底边，导致伞衣口形成一个与伞衣口张开方向相反的作用力，如图1所示，进气口持续不能快速扩大，进气速度较小，降落伞不能快速有效地张开，形成稳定的阻力，损耗了开伞高度，在高度不足时，存在功能失效或坠落危险。

2 问题解决方案

为了解决上述问题，设想在伞衣开始充气时形成一个具有导向结构的进气结构，既可以扩大进气口的面积，又可以形成向外的张力，以抵消开伞时伞绳形成的作用力，兩方面同时作用，形成更快的充气面积和充气速度，如图2所示。由此可以将第一支伞绳和第二支伞绳的同一端固定连接，第一支伞绳和第二支伞绳的另一端分开，构成分叉结构，第一支伞绳的另一端与所述伞衣的边连接在一起，第二支伞绳的另一端与靠近所述伞衣底边处的周围加强带和辐射加强带的交叉处相连接。第一支伞绳的长度小于第二支伞绳的长度，用于在充气时将两相邻所述第一支伞绳和第二支伞绳之间的主伞衣拉开形成开口向外的充气导向面，所述充气导向面用于增加初始进气口面积，并在空气的作用下快速向四周张开，形成更大充气口，从而快速将主伞衣张开，如图3所示。

3 效果分析

通过图1和图2对比发现，主伞开始充气时，相临两根主伞绳之间的伞衣在第一支伞绳和第二支伞绳的作用下形成充气导向面，在空气作用下，形成向外的开伞张力，形成更大的进气口面积，有利于于伞衣充气，主伞能在短时间内充满成，形成稳定的阻力特征和安全的下降速度，减少了开伞前高度损耗，即在相同条件下，降低了主伞开伞的安全高度。通过伞衣与伞绳的连接处使用分叉的连接结构的改进，主伞充气时有一个较大面积的进气口，以增加充气效率，同时充气导向面在空气的作用下，能迅速地向四周张开，使进气口迅速扩大，增加了主伞的进气效率，使主伞在短时间内快速张开，短时间内形成稳定的阻力特征，在同等伞衣面积情况下，有效地增加主伞稳定下降时的有效阻力面积，增加了主伞的阻力效果。

尤其是在低空低速时，减少主伞充气时间，能降低开伞的高度，增加降落伞的使用范围。如正常的开伞高度为50m才能保证安全，加快主伞充气速度，即减少主伞充气时间，可以将安全高度降低为30m，可以增加空降或空投的安全，也可用于类似如低空跳伞、高楼跳伞、空投等情况，具有现实的意义；在极限跳伞或极端条件下的使用安全等；在应急弹射救生时，通过快速开伞功能，可以大大提高飞行员的成功救生的安全系数，挽救飞行员的生命，提高飞行员的战斗信心。

结语

通过本上述结构改进，首先，在低空低速时，减少主伞充气时间，可以降低开伞的高度，增加降落伞的使用范围；其次，极限跳伞或极端条件下，如应急弹射救生时，通过快速开伞功能，可以大大提高飞行员的成功救生的安全系数，挽救飞行员的生命，提高飞行员的战斗信心；还有，如飞行空域限制，通过降低飞行高度，能大大提高空降或空投时的成功机率，对取得战斗胜利有重要的作用。

参考文献

[1]《降落伞技术导论》编写组.降落伞技术导论[M].北京：国防工业出版社，1977.