有限质量降落伞充气动力学数值模拟

为研究空投任务中降落伞有限质量充气过程的动力学行为,基于罚函数耦合方法和网格自适应技术分析了降落伞柔性结构与周围不可压缩流场的流固耦合特性。数值模拟开伞过程伞衣三维外形变化,获得降落伞系统下落速度、阻力面积等参数;对比分析初始投放速度对降落伞开伞时间、伞衣阻力面积的影响;通过试验数据对比分析开伞力变化。计算结果表明,该方法可以有效模拟降落伞系统有限质量充气过程的动力学特性,仿真结果与试验结果相符。     

伞衣优化设计对群伞系统气动特性的影响分析

随着载人航天、深空探测等航天任务的蓬勃发展,航天器回收载荷质量大幅提高,以单具降落伞为功能核心的传统减速系统已不能满足大质量回收载荷日益提高的迫切要求,发展群伞减速着陆系统是实现大载重航天器高效减速和无损着陆要求的发展方向。本文采用数值模拟手段对群伞系统的气动特性开展仿真研究,结合环帆伞构型优化设计,分析了多种构型下群伞系统的气动特性。通过对仿真结果进行流场分析和数据对比发现,开窗/开缝设计既能够确保群伞系统具有良好的阻力特性,又能够维持群伞系统的工作稳定性,避免单伞之间由于受力而发生碰撞现象。采用数值仿真手段不仅可以提高降落伞研制效率,降低研发成本,也为设计人员掌握群伞系统的工作原理、促进降落伞设计理论发展提供了有力保证。     

基于遗传算法的大型降落伞气动力参数辨识

建立了降落伞回收系统的六自由度动力学及运动模型,针对大型降落伞可观测数据少的特点,设计遗传算法辨识其气动力参数,利用仿真验证了辨识方法的可行性和辨识模型的正确性。结合空投试验录像分析数据,辨识了某型号飞船所采用大型环帆伞的气动力参数,并利用辨识结果对其稳定性进行分析,其结论可作为回收系统设计的理论参考依据。     

牵顶伞对大型降落伞抽打现象的作用

对某大型降落伞系统的拉直过程进行多阶段、多有限段和多自由度的动力学建模。通过仿真研究了牵顶伞和剥离带等改进措施对主伞拉直后伞衣抽打现象影响,重点分析比较了带与不带牵顶伞时伞衣位形、抽打速度、偏离距离等参数的变化,分析结果可为大型降落伞的工程设计、改进和使用提供理论支持。     

救生伞背带参数对假人动载的影响研究

针对救生伞假人高速开伞空投试验，建立降落伞-背带-假人系统的动力学模型，分析背带及脱离锁参数对假人质心过载的影响。在合理简化的基础上，采用多体动力学方法建立降落伞、背带脱离锁和假人的十五自由度动力学模型；采用质量-阻尼弹簧模型建立背带模型，连接降落伞、脱离锁和假人；利用实测过载计算降落伞开伞力。利用所建立的动力学模型仿真典型状态下假人和背带的动力学响应，验证所建立模型的合理性。分析脱离锁位置、背带松紧程度、背带材料特性对假人质心最大过载的影响，用于指导背带设计以及确定最佳的背带脱离锁位置。     

无限质量降落伞充气动力学数值模拟

为分析降落伞火星再入环境下的超声速开伞性能,基于任意欧拉-拉格朗日罚函数法和多介质任意拉格朗日欧拉算法,求解可压缩流场与降落伞结构的耦合动力学模型。数值模拟盘缝带伞超声速开伞过程外形变化,预测气动力作用下的伞衣织物三维结构动力学行为。结合风洞试验数据,对比分析降落伞开伞性能和前置体对伞衣充气外形的影响。最终给出超声速伞周围非稳态流场的尾流和激波分布。仿真结果表明:盘缝带伞在超声速开伞过程中被完全充满且充气效果良好,未出现塌陷情况;随着来流马赫数的增加,降落伞阻力系数逐渐减小,充气时间缩短。仿真结果与试验结果保持一致,验证了所提方法的有效性。     

大型降落伞拉直过程中的抽打现象分析

针对某大型降落伞回收系统主伞拉直过程中出现的抽打现象进行了分析,根据其拉直过程的特点将其划分为五个阶段,分别建立了各阶段的实体模型和约束模型,通过模型的组合建立了各阶段的多体动力学模型,将各阶段模型连接进一步组成该型号大型降落伞拉直全过程的动力学模型。仿真分析了该型号大型降落伞出现抽打现象时的伞衣位形、顶部伞衣速度、伞绳和伞衣的偏离距离以及张力的变化,总结了抽打现象形成时的一些特征数据,分析结果可为大型降落伞设计、改进、使用等提供参考。     

外军新型空中投送系统

为了提高空中投送效率、提高运输机和空投物资及人员的生存能力、实现精确空投,外军近几年新研制了几种先进的空中投送系统。翼伞独立投送系统福克公司与荷兰国家宇航试验室以及法国阿匝德降落伞供应公司一起,在现有G9型翼伞的基础上,为荷兰陆军特别行动队研制了一系列全独立式GPS制导“翼伞     

救生伞背带分系统对假人动载的影响

为了改善救生伞背带分系统的安全性,建立降落伞-背带-假人系统的动力学模型,分析背带及脱离锁参数对假人质心过载的影响。针对救生伞假人高速开伞空投试验,采用多体动力学方法建立降落伞、背带脱离锁和假人的十五自由度动力学模型;采用半质量-阻尼弹簧模型建立背带模型,连接降落伞、脱离锁和假人;利用实测过载计算降落伞开伞力。利用所建立的动力学模型仿真典型状态下假人和背带的动力学响应,验证所建立模型的合理性。分析了脱离锁位置、背带松紧程度、背带材料特性对假人质心最大过载的影响,可用于指导背带设计以及确定最佳的背带脱离锁位置。     

航天降落伞技术及其发展

据史料记载,早在１５世纪中国人就开始使用一种类似“降落伞”的道具作杂技表演。到１９世纪,在欧洲人利用气球进行的跳伞表演中出现了真正意义上的降落伞。２０世纪初,随着航空事业的发展,为解决空中遇险飞行人员的救生问题,降落伞技术开始进入航空救生领域,并在大量试验的基础上获得较快的发展。１９２４年美国空军首次颁布标准化的军用型坐式降落伞装置,供飞行员和空勤人员救生使用。在第二次世界大战中,由于战争的需要,德国和英国首先开始对降落伞进行科学的研究,分析了降落伞的工作特性,获得了伞气动力特性的基本知识,为伞…     

冲压式翼伞开伞仿真计算

本文分析了冲压式翼伞开伞的特点,提出了一个展弦向二维开伞模型,建立了伞衣的径向运动方程。在推导系统运动方程和分离体运动方程的基础上,建立翼伞开伞仿真状态方程,用龙格-库塔法求解,给出开伞充满时间、开伞动载、翼伞速度和位置坐标等参数的变化值。本文提供的开伞仿真计算软件包,可用于各类冲压式翼伞的开伞仿真计算。     

无人机伞降回收系统设计与实现

对无人机伞降回收系统的组成及工作原理进行研究，在此基础上依据无人机总体要求对回收系统进行详细设计，综合考虑系统开伞动载、稳降速度及回收减震等要求，系统采用减速伞引导、主伞收口及减震气囊缓冲的回收方式，通过仿真分析及实际飞行试验验证，系统设计合理可行，满足无人机回收要求。     

基于星架系统结构参数的卫星载荷减振方法

卫星工程中广泛采用的有效载荷支架结构可能会与卫星主体结构发生动力耦合,进而造成有效载荷响应显著放大。进一步将有效载荷支架与卫星主体结构考虑为一个整体系统(称为星架系统)。采用有限元方法建立某型卫星系统级动力学分析模型,从中提取结构参数建立集中参数模型,并针对结构参数进行单变量影响分析。结果表明:所建集中参数模型能够反映支架结构与卫星主体结构之间动力耦合规律,载荷响应对两者频率参数的敏感程度远高于其阻尼和质量参数,卫星结构设计阶段应重点考量主体结构和支架结构频率关系以优化卫星载荷的动力学环境。     

利用循环网络的降落伞开伞载荷补偿方法

为了对降落伞充气展开过程中的开伞载荷进行更加准确的预测,提出一种基于循环神经网络的开伞载荷补偿计算方法,包括模型架构和数据处理方式。该方法将充气时间法计算的预测值代入循环网络进行二次计算,使最终结果能够更加贴近试验真值。使用多层前馈网络、标准循环网络与长短时记忆网络三种网络进行比较,验证了所提模型预测结果的适用性和准确性,研究了学习率、输入层维度和隐层维度等超参数对模型性能的影响,并给出了基于长短时记忆网络的补偿模型最优训练条件。实验结果表明,利用循环网络进行开伞载荷预测具有较好的拟合结果,为机器学习与降落伞工业的学科交叉研究提供了一定的参考方向。     

基于粒子群优化算法的平流层飞艇总体设计

平流层飞艇总重最小化能一定程度上反映总费用最低的设计目标,满足有效载荷功率需求是飞艇总体设计的出发点和落脚点。本文在飞艇参数建模中引入了太阳电池曲面铺装模型以及昼夜能源闭环模型;以整艇重量最小为设计目标,以昼夜能源供需平衡、浮重平衡、推阻平衡三大平衡问题为约束条件,运用粒子群优化（PSO）算法对飞艇的外形尺寸参数进行优化设计;分析了有效载荷功率需求和功率密度对于飞艇总体设计结果的敏感性。分析结果表明：（1）飞艇总重随有效载荷功率线性增加;（2）飞艇总重随有效载荷功率密度增加而迅速减小,但变化率逐渐变小,飞艇总重趋于稳定。最后,能源系统仿真的结果表明了飞艇总体设计方法的有效性和设计结果的临界特性。     

基于数据分发服务的无人机任务载荷综合仿真平台研究

现代无人机在军用、民用等领域都有着越来越广泛的应用,而载荷是无人机完成特定重要任务的必要设备,对载荷设备的选型和验证是非常重要的一个环节。针对无人机载荷选型以及载荷试验过程复杂、试验周期长、试验成本高的问题,设计了一种基于数据分发服务通信技术的无人机任务载荷综合仿真平台。该平台以载荷仿真为主体,同时结合任务仿真、通信仿真、飞行控制仿真以及效能评估,实现了多系统分布式联合仿真,可以有效对载荷设备进行仿真验证。介绍了该仿真平台的系统架构以及系统工作流程,并对平台实际应用效果进行展示分析。研究表明,本套仿真平台为后续无人机研发提供了新思路、新工具。     

具有倒“Y”型吊挂的降落伞系统动力学建模

具有倒"Y"型吊挂的降落伞系统在回收领域具有广泛的应用.建立了这类系统的动力学模型,包括考虑附加质量的一般刚体动力学方程和基于"平衡点"假设的吊挂系统建模方法.利用该模型对某型飞船空投试验情况进行了仿真分析,通过与试验数据对比,验证了模型的有效性.