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空投水下滑翔机入水冲击载荷研究

舰船科学技术 2023年第4期45卷 67-73页

作者：杨庆谭智铎俞建成胡峰李振宇东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 清华大学机械工程系北京100084

因水下滑翔机内部结构精密,空投入水瞬间水下滑翔机的外壳和内部结构会受到巨大的冲击,直接造成水下滑翔机的损坏。针对上述问题,借助STAR-CCM+软件,采用重叠网格方法和VOF多相流模型,分析水下滑翔机的入水过程,计算不同姿态下的水下滑... 详细信息

因水下滑翔机内部结构精密,空投入水瞬间水下滑翔机的外壳和内部结构会受到巨大的冲击,直接造成水下滑翔机的损坏。针对上述问题,借助STAR-CCM+软件,采用重叠网格方法和VOF多相流模型,分析水下滑翔机的入水过程,计算不同姿态下的水下滑翔机入水时径向力、轴向力和速度变化,同时考虑水下滑翔机外形结构特点,对水下滑翔机外形结构进行减载优化。仿真结果表明:随入水攻角增大,水下滑翔机受到的径向力作用效果大于轴向力;随入水速度的增大,水下滑翔机入水冲击载荷增加。同时,首部导流罩采用较大长短轴比的椭圆曲线,翼板采用折叠翼、柔性翼等折叠结构能够具有明显减载效果。本文研究成果可为水下滑翔机空投条件选择和空投入水结构优化提供参考。

关键词：空投水下滑翔机入水冲击仿真分析减载优化

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空投声呐浮标空中运动轨迹研究

舰船科学技术 2022年第11期44卷 146-150页

作者：程浩饶炜赵海潮中国船舶集团有限公司第七一五研究所浙江杭州310032

声呐浮标是航空反潜最有效的手段之一,为了充分认识声呐浮标高空投放条件,高效率地布放声呐浮标,开展声呐浮标空中运动轨迹研究。描述了声呐浮标空投过程,对模型进行简化假设,建立坐标系;利用飞行力学的相关知识详细地分析声呐浮标自由... 详细信息

声呐浮标是航空反潜最有效的手段之一,为了充分认识声呐浮标高空投放条件,高效率地布放声呐浮标,开展声呐浮标空中运动轨迹研究。描述了声呐浮标空投过程,对模型进行简化假设,建立坐标系;利用飞行力学的相关知识详细地分析声呐浮标自由飞行、开伞变速、稳定下落等3个运动阶段,建立运动方程;举例进行数值仿真,绘制俯仰角、弹道角、速度、运动轨迹等参数的变化曲线;声呐浮标会在一定的时间内实现稳定下落,最大水平位移不变,落水区域可控,竖直位移随时间匀速增加。可以在本文研究基础上进一步开展工作,增加更多随机条件,生成声呐浮标的空投射表。

关键词：声呐浮标空投十字形伞反潜仿真

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空投型水下滑翔机的展翼方法研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第12期47卷 55-60页

作者：曹淑华杨志奇魏亚博大连海事大学船舶与海洋工程学院

为降低入水冲击中机翼所承受的水动力,提出利用水溶性材料使水下滑翔机的机翼在入水前收紧、入水后展开.针对选定的水溶性材料,进行千燥状态和浸水状态的拉伸试验.在干燥状态下,分析材料带宽度及层数对材料带力学特性的影响.在浸水状态... 详细信息

为降低入水冲击中机翼所承受的水动力,提出利用水溶性材料使水下滑翔机的机翼在入水前收紧、入水后展开.针对选定的水溶性材料,进行千燥状态和浸水状态的拉伸试验.在干燥状态下,分析材料带宽度及层数对材料带力学特性的影响.在浸水状态下,测试不同宽度和层数水溶性材料带在给定负载作用下的溶水断裂时间.试验结果表明:材料的拉伸极限载荷随材料厚度的增大而增大,变化规律为线性;当采用相同的材料带宽度和层数时,水溶膜的抗拉能力最强,无纺布的抗拉能力最弱:在给定负载作用下,无纺布的溶水断裂最快.综合考虑材料的力学性能和水溶性能,选定无纺布作为机翼的绑扎材料;展翼模型试验验证了提出的展翼方法的可行性.

关键词：水下滑翔机展翼方法空投水溶性材料材料拉伸试验

运输机超低空重装空投抗侧风三维非线性控制律设计

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航空学报 2014年第7期35卷 1941-1956页

作者：辛琪史忠科西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对大型运输机侧风环境下超低空空投重型货物的瞬间受到三维突变和不确定干扰问题,提出一种基于四级复合控制的运输机三维控制律设计方法。在考虑侧风和地效不确定因素的基础上,建立了空投过程的不确定突变模型;为了保证飞行安全,采用... 详细信息

针对大型运输机侧风环境下超低空空投重型货物的瞬间受到三维突变和不确定干扰问题,提出一种基于四级复合控制的运输机三维控制律设计方法。在考虑侧风和地效不确定因素的基础上,建立了空投过程的不确定突变模型;为了保证飞行安全,采用四级复合方法设计了三维控制律:先逐层设计位置回路的虚拟指令,使位置、航迹和姿态的偏差向内逐层传递,再设计舵面和油门控制量消除位置和空速回路的偏差。在弱不确定性条件下,证明了控制系统的闭环稳定性。仿真结果表明,所提控制律可保证运输机侧风环境下超低空重装空投的安全性。

关键词：运输机空投不确定性突变三维控制律侧风地效

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航空运输物资空投过程动力学模型

交通运输工程学报 2016年第2期16卷 125-131页

作者：孙秀霞徐光智刘日董文瀚戚鹏春空军工程大学航空航天工程学院中国人民解放军94106部队

针对当前航空物资空投过程的运输机动力学建模条件过于简化、严重脱离空投过程实际的现状,研究了现有空投过程动力学模型的适用性,确立了分离体建模的方法。在无需分析货物与飞机整体的质心变化的情况下,分别以空投物资与飞机为对象进... 详细信息

针对当前航空物资空投过程的运输机动力学建模条件过于简化、严重脱离空投过程实际的现状,研究了现有空投过程动力学模型的适用性,确立了分离体建模的方法。在无需分析货物与飞机整体的质心变化的情况下,分别以空投物资与飞机为对象进行受力分析,简化了建模过程且有利于定性分析货物对飞机的作用过程。为验证动力学模型的合理性,使用某型运输机数据进行了仿真试验。为验证空投过程中气动参数小扰动线性化的不合理性,通过3种模式对气动参数进行处理,对比分析了迎角响应曲线。对不同支持力、牵引力作用点、导轨模型、牵引力夹角模型、货物装载位置等条件下的空投过程运动学模型进行了量化分析,并与现有模型进行对比。仿真结果表明:气动参数小扰动线性化、视货物为运动规律已知的质点以及忽略舱内地板角等苛刻假设条件将导致较大的模型误差;在进行大牵引比、大质量货物空投时,应综合考虑牵引力数值与方向对空投动态响应的影响,并尽量将货物安装在飞机舱门附近,以缩短货物在舱内的运动时间,降低干扰力矩幅值。

关键词：运输机航空运输物资空投动力学特性分离体建模动态响应牵引伞刚体模型误差

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空投吊舱结构综合优化设计

西安航空学院学报 2022年第3期40卷 52-57页

作者：程前前赵静武双双蚌埠学院机械与车辆工程学院安徽蚌埠233030 宏光空降装备有限公司设计部南京210022

基于满足特殊地形补给的需要,设计了一种用于空投物资的吊舱。为了优化货舱结构,首先利用ANSYS Workbench软件对货舱进行静力学仿真分析,得到货舱在受载情况下的最大变形量,然后根据仿真结果对货舱结构进行优化,将货舱的最小质量作为目... 详细信息

基于满足特殊地形补给的需要,设计了一种用于空投物资的吊舱。为了优化货舱结构,首先利用ANSYS Workbench软件对货舱进行静力学仿真分析,得到货舱在受载情况下的最大变形量,然后根据仿真结果对货舱结构进行优化,将货舱的最小质量作为目标函数,最大变形量作为约束条件,进行求解,最后得到货舱的合理结构尺寸。优化后的货舱在满足结构强度的条件下,其质量降低了13.8%。研究结果为提升吊舱性能提供一种可行方法。

关键词：空投吊舱货舱结构 ANSYS

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弹性飞机空投载荷设计技术

航空学报 2014年第11期35卷 3037-3045页

作者：荆志伟侯宗团郭兆电中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院陕西西安710089

飞机进行货物空投是进行飞行载荷设计时所需考虑的机动之一,现有的空投载荷设计方法主要是基于刚体飞机运动方程建立的,尚不能解决弹性飞机遭遇阵风时的货物空投载荷设计问题。为了提高空投载荷设计精度,考虑了飞机的弹性振动自由度,提... 详细信息

飞机进行货物空投是进行飞行载荷设计时所需考虑的机动之一,现有的空投载荷设计方法主要是基于刚体飞机运动方程建立的,尚不能解决弹性飞机遭遇阵风时的货物空投载荷设计问题。为了提高空投载荷设计精度,考虑了飞机的弹性振动自由度,提出了弹性飞机遭遇阵风时的货物空投动响应和结构载荷分析方法。对弹性飞机空投动响应分析的主要难点为线性时变系统的动力学建模:基于稳定基底法,推导了弹性飞机货物空投动响应一般运动方程;采用最小状态(MS)法对频域气动力进行有理函数拟合;利用混合建模方法对时域离散阵风激励进行计算。对弹性飞机单件重装货物空投进行了仿真,重点分析了货物对载机地板的作用力和机翼的受载。仿真结果表明,本文提出的弹性飞机货物空投动响应分析方法可以很好地反映飞机的空投受载情况,能够作为弹性飞机空投载荷设计的手段。

关键词：弹性飞机空投货物移动阵风飞行载荷

运输机超低空空投重物动力学分析与H_∞鲁棒控制设计

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南京航空航天大学学报 2012年第1期44卷 75-80页

作者：韩艳铧陆宇平南京航空航天大学航天学院南京210016

运输机超低空空投重型货物是一个对控制精度要求较高的复杂技术过程。本文针对飞机-货物间约束力的理想特性,采用拉格朗日分析力学的第二类方程,建立了机-货两体系统的耦合动力学方程,比起牛顿矢量力学方法,受力分析和建模过程简洁方便... 详细信息

运输机超低空空投重型货物是一个对控制精度要求较高的复杂技术过程。本文针对飞机-货物间约束力的理想特性,采用拉格朗日分析力学的第二类方程,建立了机-货两体系统的耦合动力学方程,比起牛顿矢量力学方法,受力分析和建模过程简洁方便。在定义飞机及货物状态变量的基础上,将上述方程组转化为状态空间描述。为了有效抵抗货物移动对运输机姿态的影响,基于现代鲁棒控制理论,设计了状态反馈H∞最优控制律。最后,对空投过程进行了无控和闭环控制两种条件下的数值仿真对比。结果显示,本文设计的H∞最优控制能有效抑制货物移动对运输机姿态的影响,改善了飞行品质,且控制量在工程允许的范围内,该控制律是有效的。

关键词：运输机空投飞行控制系统 H∞控制拉格朗日分析力学

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货物空投系统自动脱离锁成功脱离概率分析

航空学报 2010年第2期31卷 265-270页

作者：王亚伟杨春信柯鹏杨雪松北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191 中国航空工业集团航宇救生装备有限公司湖北襄樊441022

定量研究了空投系统某型自动脱离锁在较大地面风速条件下的成功脱离概率。由系统力学特性分析确定影响脱离锁工作的主要因素;基于着陆阶段系统动力学分析,建立脱离锁成功脱离概率分析模型;采用均匀分布和正态分布两种随机模型分析成功... 详细信息

定量研究了空投系统某型自动脱离锁在较大地面风速条件下的成功脱离概率。由系统力学特性分析确定影响脱离锁工作的主要因素;基于着陆阶段系统动力学分析,建立脱离锁成功脱离概率分析模型;采用均匀分布和正态分布两种随机模型分析成功脱离概率;引入安全脱离风速、安全设计开锁力等指标指导脱离锁设计。分析结果表明某型脱离锁成功脱离概率随设计开锁力增加而提高,在一定风速范围内随风速增加而降低。分析方法为空投系统脱离锁设计提供了理论依据,可用于空投行动的辅助决策,提供空投成功率。

关键词：空投自动脱离锁脱离概率着陆降落伞