系留无人机系统冲击张力实验研究

作     者：何伟 张素侠 李亚泽 刘洪德 刘浩浩 程远 He Wei;Zhang Suxia;Li Yaze;Liu Hongde;Liu Haohao;Cheng Yuan

作者机构：天津大学机械工程学院力学系天津300354 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300354 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年第56卷第5期

页      面：1448-1457页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(51479136) 天津市自然科学基金(17JCYBJC18700)资助项目 

主　　题：系留无人机系统 松弛-张紧 冲击张力 光纤布拉格光栅 

摘      要：系留无人机中缆绳的松弛-张紧变化可能会产生冲击张力,导致缆绳断裂和无人机失控坠毁,对于该冲击张力现象亟待实验研究.为此,在风洞中开展了系留无人机系统冲击张力实验,通过分析不同结构和环境参数下系留无人机系统动力学响应数据,揭示冲击张力的变化规律.依据光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器可受拉受压的测试特点,提出判断缆绳松弛-张紧的准则.通过分析缆绳松弛-张紧随位置的分布图发现,随着缆绳长度减小、直径减小或风速增大,发生松弛-张紧的位置会减少或消失.测试了缆绳长度、直径和环境风速对冲击张力的影响,结果发现,缆绳长度越长、缆绳直径越大、环境风速越大,缆绳张力也越大.同时发现,张力在缆绳与无人机的连接点达到最大,该张力作用会影响无人机的稳定运动,不利于系统的正常工作及安全飞行.在实际需求前提下,在结构设计时可选用长度较小或直径较小或抗拉强度较大的缆绳,同时对缆绳和无人机的连接点加强保护,从而确保系统的稳定性和安全性.