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降落伞降落速度计算器
2025/01/20
IP:河北
摘要:本文介绍降落伞降落速度计算器,阐述计算逻辑基于空气阻力、重力等因素。计算公式涉及温度、气压、空气密度、伞面面积等参数。
关键词:计算器,降落伞

编写一个降落伞降落速度计算器

attachment icon降落伞速度计算器.exe30.69MBEXE132次下载

计算逻辑:先算出不同高度下的气压和温度和重力加速度,使用气压和温度计算空气密度,使用空气密度和重力加速度算出在不同高度下的降落速度,再根据时间等于路程除以速度,分别计算每两个数据点之间的时间,所有数据点的时间之和就是降落时间。


软件使用Visual Studio Code软件开发python语言编写

image.png


并使用matplotlib.pyplot库绘制出

重力加速度随高度变化曲线
温度随高度变化曲线

气压随高度变化曲线

空气密度随高度变化曲线

速度随高度变化曲线

高度随时间变化曲线

所有计算公式:


重力加速度公式(较低高度范围对于高度低于几百公里的范围,计算器计算范围最大为12km,因此适用)

image.png

g(h):不同高度的重力加速度(m/s²)

g0​:地球标准重力加速度

Re​:地球的平均半径

h:高度


对流层温度气压变化公式(通常从地表到11000 米的高度)

在对流层,温度随高度线性下降,公式如下

image.png

T(h):在不同高度下的温度(K)

T0​:地面温度(K)

L:温度直减率 −0.0065 (K/m)

h:高度(m)


气压在对流层内的变化可通过分段公式,基于温度梯度变化计算,公式如下

image.png

p(h):在不同高度下的气压(Pa)

p0:地面气压(Pa)

g:重力加速度(这里可以用在不同高度下的重力加速度)

R:气体常数

L:温度直减率 −0.0065 (K/m)

h:高度(m)

T(h):在不同高度下的温度(K)


平流层底部温度变化公式(11000米到12000米的高度)

在平流层底部,温度通常是常数,温度不变

T=216.65K


气压公式不变


使用以上公式计算出不同高度下的温度和气压,即可计算不同高度下的空气密度,公式如下

空气密度变化公式

image.png

ρ:空气密度(kg/m³)

p:大气压(Pa)

R:气体常数

T:温度K


降落速度计算公式

降落伞的降落速度公式是基于物体在空气中运动时的受力平衡条件,对于降落伞的垂直下降公式如下:

image.png

vt :降落速度m/s

m:降落伞和伞降物质量和kg

g:地球标准重力加速度(这里可以用在不同高度下的重力加速度)

ρ:空气密度(kg/m³)

Cd​:降落伞的阻力系数(无量纲)

A:降落伞的面积(m²)


因为

时间=路程/速度

所以分别计算每两个数据点之间的时间,所有数据点的时间之和就是降落时间


使用教程:

双击打开计算器弹出黑色控制台窗口

加载较慢要等待一会

image.png

输入计算参数,按下回车即可计算

image.png

计算结果如下:

image.png



image.png

温度气压计算结果与实际气压模型表误差约5%

[ 修改于1年9个月前 - 2025/01/20 15:24:50 ]
+1
学术分
虎哥
2025/01/22
为爱好者带来较多软件工具,采用简洁有效的方法解决了常见计算问题,其学术性公共服务符合颁发学术分的条件。
1年9个月前IP:四川
941399
1楼

应该可以和弹道程序结合一下吧,结合火箭总体、开伞允许最大速度和落地速度来求解开伞时刻,伞径等。

引用
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1年9个月前IP:海南
941407
2楼

大佬,降落伞可不可以让那个高度从高往低,毕竟是降落嘛


b531fb37a3090a5a2c13eeed8c816a79.png

现在的话就是从0m开始,成火箭了。✋😭✋

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1年9个月前修改于 1年9个月前IP:河北
941409
3楼

我觉的从上向下看比较方便

red.gif


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1年9个月前IP:河北
941410
4楼
引用Na4TNAE_SSSIC发表于1楼的内容
应该可以和弹道程序结合一下吧,结合火箭总体、开伞允许最大速度和落地速度来求解开伞时刻,伞径等。

可以,我写这个软件的主要原因是因为Open rocket计算降落速度就只能计算一整个火箭的,如果我把整个火箭分成两个部件进行回收,或者是只回收一个特定组件的话,它就计算不了,所以就写了这个

引用
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1
1年9个月前IP:山东
941459
5楼

感觉如果飞行高度不大的话,对气压进行矫正并没有太大必要,是不是可以在最大高度低于一定值时自动跳过这一步骤,这样计算速度可以稍微快一点?

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