题目：基于投放试验模型的气动力与运动耦合作用研究

   投放试验模型再入大气后，减速伞打开前由于速度较大，其所受气动力亦较大，姿态与受力强耦合，气动力和力矩的作用使其姿态变化剧烈且极不稳定。对于开伞前投放试验模型轨迹和姿态变化规律的研究及控制对于成功开伞显得尤为重要。空投试验最容易也最能有效的模拟投放试验模型再入大气的运动状态，此过程中，载机质心发生变化引起的载机稳定性问题、载机与投放物物理干涉问题、载机尾迹对投放物影响、减速伞开启时与载机干涉问题是必须关注和研究的，因而需要采用数值方法来模拟投放试验中的上述问题，从而改进投放试验模型的设计并指导空投试验。

    本文通过CFD建模仿真，计算分析了某飞机舱门开启后，投放物由舱内运动到舱外至开伞前整个过程中的轨迹、姿态和受力情况。投放物由舱内到舱外在滑轨上运动的过程中，受到了气动载荷和惯性载荷的作用；建立了投放物在投放过程的非定常气动力与动力学耦合的数学仿真模型，仿真计算了投放物离机后5s内的轨迹及姿态。研究了投放物从舱内到舱外整个过程中所受气动力及离机后5s内投放物轨迹姿态随时间的变化规律；研究了飞机不同攻角、侧滑角等因素对投放物轨迹和姿态的影响。

    结果表明，通过对网格密度、非定常流场计算推进的时间步长以及与某投放试验的对比验证，本文所采用的气动建模方法和数值仿真方法仿真投放物在舱内和舱外的运动是可行；投放物在舱内滑轨上运动的过程中，所受气动力较小，只有在离开滑轨的短暂时间内（从靠近舱门到离开滑轨的瞬间约0.1s）开始增大，但该过程时间较短，故投放物在滑轨上的运动过程中所受气动力对其轨迹姿态的影响可忽略；投放物在离开滑轨后开始做六自由度运动，离开飞机后，其所受气动力迅速增大，在和重力的共同作用下，投放物开始远离飞机并做近似周期性的纵向摆动运动，且摆幅随着时间推移而减小，投放物出舱后3s到5s内，最大姿态角约为-100°；在不同攻角和侧滑角组合作用下，投放物纵向运动姿态变化规律定性一致，定量略有差别，但均符合开伞角度的设计要求。