● 摘要
摘要传统的降落伞系统通过竖直向上的空气阻力降低载荷的下落速度,而伞翼飞行器则在空气阻力之外通过产生升力来减小载荷的竖直速度,是一种新型的气动减速装置。伞翼飞行器加上动力装置后可以进行低空飞行,并且在伞衣后部装有控制绳,可以通过收放对系统的运动进行控制，从而实现轨迹控制和定点着陆。这使得伞翼飞行器在军事、航空航天、民用航空等领域具有广阔的应用前景。目前伞翼飞行器已经成为着陆与回收领域的研究热点，但是理论研究的水平远远滞后于工程应用，国内对伞翼系统的研究与国外相比还有很大的差距。本文以伞翼飞行器的动力学研究为背景，介绍了附加质量及其对系统性能的影响并引入了附加质量的计算方法，建立了伞翼飞行器系统基本运动的六自由度模型并进行了仿真计算，得到了伞翼系统的运动特性，并分析了一些主要设计参数对伞翼飞行器系统动力学性能的影响，得到了若干有意义的结论。在了解系统的基本运动特性的基础上，考虑到实际中有效载荷与伞衣之间的相对运动会对置于载荷舱的测量和控制设备造成一定的影响,进一步建立伞翼飞行器的九自由度模型，它在六自由度模型的基础上增加了伞衣和有效载荷之间的三个方向的相对转动。以此模型为基础分析伞翼系统在运动过程中伞、体间的相对运动，并与六自由度模型得到的结果进行了对比，讨论了两种模型的不同适用范围，并简单探讨了弹性伞绳扭转效应对系统运动特性的影响。采用伞衣后缘下偏对伞翼飞行器的运动进行控制时，由于伞衣的柔性效应，会造成伞衣整体变形，实际控制效果是后缘下偏与伞衣变形的耦合。本文尝试分析了一种新型的伞翼飞行器控制技术，即利用伞衣整体的倾斜代替伞衣后缘的下偏，并与传统的伞翼控制技术比较，分析了其可行性及优点。