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题目:救生伞系统空投稳定性问题仿真研究

关键词:高速空投试验;稳定性;动网格;ADAMS;相平面

  摘要


    救生伞高速空投试验对于救生伞性能测试有着相当重要的意义,在目前的假人空投试验中由于假人姿态摆动造成无法合理地反映出救生伞开伞过载等性能的现象,通过试验数据和仿真计算分析认为开伞过程稳定性及过载峰值与假人姿态存在明显的关联。由此在空投试验中考虑使用气动外形良好的试验弹代替假人进行空投试验。本文结合动网格技术、数值计算技术和ADAMS虚拟样机技术建立了试验弹-救生伞高速空投试验全过程仿真模型,研究试验弹在空投全过程中的姿态稳定性,通过和假人仿真结果的对比讨论不同吊挂物空投姿态对于开伞动载的影响,从而验证试验弹用于空投试验的稳定性,提高高速空投试验的可重复性。

   本论文主要从以下几个方面展开具体的研究工作:

  (1)针对试验弹-救生伞高速空投试验采取了分阶段仿真的方法,建立了空投试验全过程仿真模型。其中包括:应用FLUENT软件的动网格技术并耦合刚体六自由度求解器建立了自由坠落模型(出舱模型和舱外空投模型);结合CFD和ADAMS虚拟样机技术建立拉直阶段质点弹簧模型和开伞阶段试验弹-救生伞系统两刚体动力学仿真模型。

  (2)考察空投各阶段的试验弹运动轨迹和气动力,研究了试验弹在空投全过程中姿态变化以及稳定性对于开伞过载等救生伞性能参数的影响。

  (3)针对试验弹仿真结果与假人模型在角速度-姿态角相平面内运动轨迹表达、下落过程中所受气动力及开伞过程中受到的过载进行了对比分析,就空投过程稳定性问题详细讨论了试验弹和假人在空投全过程中姿态变化的差异以及对开伞过载的影响。

  (4)研究表明,试验弹在整个高速的空投试验过程中具有良好的姿态稳定性,不同投放方式下的自由落体阶段姿态变化都不大,气动力影响不如重力作用明显,在开伞阶段姿态始终处于较为稳定的状态,和假人相比具有一定的稳定性,可以获取较为可靠的开伞过载值,利用试验弹开展救生伞高速空投试验具有一定的可行性。

   论文研究工作对救生伞-试验弹的高速空投过程进行了详细的研究,考察了其姿态稳定性,为试验弹-救生伞高速空投试验奠定了理论依据