● 摘要
在目前高速空投试验过程中,假人从出舱到开伞发生了严重的姿态偏摆,造成所测得的过载曲线异常且峰值离散度很大,无法合理反映出真实的开伞动载。由于空投试验的成本很大且可测量的数据有限,因此本文通过仿真实现问题的复现并找到影响过载测试的关键因素,从而提出缓解开伞过载测试数据干扰的方法以及提高高速空投试验开伞稳定性方案,使高速空投试验结果更符合实际情况。
本论文具体研究工作可归纳为以下几个方面:
采用分阶段仿真的方法,建立了救生伞高速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出舱模型;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假人-救生伞系统两刚体动力学仿真模型。
对不同的初始吊挂姿态和吊挂位置进行了共3个工况的空投试验全过程仿真分析,同时单独对拉直及充气过程进行多工况计算。
在角速度-姿态角相平面内表达假人在空投过程中的运动状态,详细讨论了关键时刻假人状态与开伞过载之间的关联,并在相平面内划分出了相对适宜和不适宜开伞的区域。
研究表明,在高速的空投试验过程中,假人所受气动力很大,量级与重力相当,在这种情况下,假人空投系统是具有混沌特征的非线性系统,随着时间的积累初始偏差会被逐渐放大;开伞过程稳定性及过载峰值与假人姿态角、角速度存在明显的关联,而所考察的关键点在时间轴上与开伞过载发生时刻距离越远这种关联性就越弱。
论文研究工作对高速空投试验过载测量问题进行了理论解释,并为高速空投试验方法的改进提供了依据。
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