平流层飞艇飞行模态分析

平流层飞艇的总体布局、升空原理和工作模式明显不同于导弹、飞机等传统飞行器,其动力学特性亦不同于上述飞行器,须深入研究其飞行动力学的基本特性、一般规律和内在机理。针对此问题,系统研究了平流层飞艇的飞行模态。采用小扰动方法推导了平流层飞艇的线性运动方程,将其解耦分组为纵向运动方程和横侧向运动方程;定义模态及模态参数,研究平流层飞艇的模态分析方法;通过计算分析状态方程的特征值和特征向量,研究了平流层飞艇的飞行模态。结果表明:纵向运动由浮沉、浪涌和摆动三种模态叠加而成,横侧向运动由偏航衰减、侧滑衰减和滚转振荡三种模态叠加而成。     

解结构特征值的子结构子空间综合迭代法

本文论证了由结构系统的各子结构在子空间的迭代综合,从而导出系统的子空间特征方程的迭代方法。由此方法我们便可求出大型结构的若干低阶模态。这方法只需在计算机里贮存结构的各子结构的质量矩阵和刚度矩阵,便可按预定精度,简便有效地求解大型结构的特征值问题。     

模态加法度法在自由界面的复模态综合技术中的应用

本文提出了一种考虑界面力影响的自由界面复模态综合法。根据模态加速度法导出了部件的物理坐标表达式,再根据系统的虚功原理导出了系统广义坐标的运动方程,从而大大地缩小了系统的独立坐标数。并且在执行过程中不需求出部件的全部复模态。该方法很适应于系统各部件分散情况下的单独实验和计算,从而使得计算和模态试验更有效地结合起来。     

模态加速度法在自由界面的复模态综合技术中的应用

本文提出了一种考虑界面力影响的自由界面复模态综合法。根据模态加速度法导出了部件的物理坐标表达式,再根据系统的虚功原理导出了系统广义坐标的运动方程,从而大大地缩小了系统的独立坐标数。并且在执行过程中不需求出部件的全部复模态。该方法很适应于系统各部件分散情况下的单独实验和计算,从而使得计算和模态试验更有效地结合起来。     

模态综合法在求解自行火炮动态特性中的应用

运用自由界面模态综合法将自行地地分为炮身、摇架、高低机、平衡机、炮框、炮塔、车体等子结构.依据频率准则,由有限元法求得各个子结构的分支模态,由整体自由度缩减的动力方程求得全地的动态特性.运用该方法使整体动力方程的阶数大为降低,且保证了求解结果的精度.     

考虑区间弹性连接的结构动力学特性研究

基于动态子结构方法,将结构中的弹性连接单独划分成一个独立子结构,并利用零质量空间梁单元对其进行等效,分别基于频域子结构方法(FRF-based Substructuring Method)和模态综合法(Component Mode Synthesis)对考虑弹性连接的结构固有频率和频响函数进行了推导.基于此,将空间梁单元的弹性模量和比例阻尼系数设成区间参数以模拟弹性连接的区间不确定性,基于区间因子法(Interval Factor Method,IFM)分别给出了考虑区间弹性连接结构固有频率和频响函数的区间上下限,从而形成了两种计算分析方法,即CMS-IFM和FBSM-IFM.通过仿真将两种方法与Monte-Carlo模拟方法的计算结果进行了对比,结果表明:CMS-IFM和FBSM-IFM正确高效.     

基于子结构及模态柔度曲率差的某框架结构损伤识别

基于子结构思想,通过对框架结构中子结构的边界施加虚拟的数值支座,限制子结构边界的位移,把子结构从整体结构中隔离出来.运用提出的模态柔度曲率差方法对予结构进行了损伤识别.结果表明:该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤识别,不论对单一位置损伤,还是多种共存的损伤,均具有损伤定位的能力,并能定性反映损伤程度.与已有的柔度差、柔...     

树形挠性多体系统的 Kane 动力学方程 ——一种面向计算机的建模方法

本文针对具有树形结构的空间挠性多体系统,建立了Kane 动力学模型。挠性多体系统由任意数目的挠性体或刚体组成,假定铰链点之间具有三自由度相对转动和平动,选取相对平动速度和转动角速度,以及模态坐标的导数为系统的广义速度,建立了系统的最小维数运动方程,所得结果便于计算机自动生成和进行数值仿真。     

分层流体中水平运动潜体产生的内波分析

从线性化的Euler方程和连续方程出发,采用线性自由面条件,通过傅里叶变换法研究水平运动点源在分层流体中产生的内波.利用源汇分布法分析运动潜体产生的lee波,采用稳定相法计算远场速度.计算结果表明,高模态内波的波域角小于低模态内波的波域角,内波的波域角小于Kelvin波的波域角;随航速增大lee波主要表现为散波.     

气动弹性影响下高超声速飞行器动力学建模与分析

高超声速飞行器通常采用轻质材料和细长升力体设计,导致受控刚体运动频率与结构振动频率趋于接近,给飞行器制导控制系统设计带来了巨大挑战。基于假设模态下建立了考虑变截面效应的高超声速飞行器自由梁结构动力学模型,对比了横截面梁和变截面梁模态振型和频率;考虑变截面效应后,振型变化较大,同时二、三阶模态频率均变小。给出了耦合气动弹性和飞行动力学的高超声速飞行器运动方程。在典型工况下,对比分析了刚体、常截面梁和变截面梁高超声速飞行器的平衡和动态特征,结果说明:变截面梁在平衡状态下附加攻角更大,系统在平衡点处开环不稳定性更大,同时非最小相位行为基本不变。     

高原环境对弹丸动态稳定性的影响

分析了高原环境低空气密度对弹丸动态稳定性的影响。给出了弹道坐标系中的力方程组和非滚转弹体坐标系中的力矩方程组,并通过线性化方法得到弹丸角运动的状态空间模型。列出了角运动状态矩阵的四个特征根,并利用复数平方根计算方法得到特征根实部的表达式。提出弹丸动态稳定性稳定因子的新定义,并证明新的动态稳定条件与传统的动态稳定条件是一致的。讨论了低空气密度对尾翼稳定弹和旋转稳定弹动态稳定性的影响,并通过仿真说明弹丸在高原条件和平原条件下的动态稳定性存在差异。     

利用会聚区隐蔽解算目标运动要素的方法

在浅海,当被动声纳探测到目标后,由于舰艇间不断的运动,测得的目标方位随时间的不同而不断地发生变化,利用目标方位的变化,通过纯方位法和滤波估计等方法可解算出目标的运动要素.当声纳利用深海会聚区的声学效应在远距离上探测到目标时,因舰艇被动声纳在隐蔽条件下往往只能测得目标的方位,此时的目标方位随着时间的不同变化很小,难以利用浅海的解算方法求出目标的运动要素.为解决这一问题,基于对深海会聚区声学效应的分析,提出了利用会聚区宽度等特点,采用本舰艇合理机动的方式,来求解目标的运动要素的方法.通过对本舰艇各种可能机动方式的建模和计算机仿真计算的结果可见,该方法可行,且在第一、第二会聚区效果明显.     

锥形运动控制的导弹姿态稳定性分析

针对锥形运动对弹体稳定性的影响,建立了导弹锥形运动控制的非线性数学模型,通过引入复攻角的概念,使难以用解析手段处理的非线性模型转换成可解析的一般模型。根据线性化模型分析了导弹复攻角运动方程,推导了制导控制系统参数的稳定控制域范围,分析了控制系统阻尼回路和控制回路对导弹锥形运动稳定性的影响规律,提出了锥形运动控制的稳定性判定方法。仿真结果进一步验证了该判定方法的可行性和正确性,为导弹锥形运动的制导控制系统设计提供了依据。     

Optimization of Submarine Hydrodynamic Coefficients Based on Immune Genetic Algorithm

Aiming at the demand for optimization of hydrodynamic coefficients in submarine's motion equations,an adaptive weight immune genetic algorithm was proposed to optimize hydrodynamic coefficients in motion equations.Some hydrodynamic coefficients of high sensitivity to control and maneuver were chosen as the optimization objects in the algorithm.By using adaptive weight method to determine the weight and target function,the multi-objective optimization could be translated into single-objective optimization.For a certain kind of submarine,three typical maneuvers were chosen to be the objects of study:overshoot maneuver in horizontal plane,overshoot maneuver in vertical plane and turning circle maneuver in horizontal plane.From the results of computer simulations using primal hydrodynamic coefficient and optimized hydrodynamic coefficient,the efficiency of proposed method is proved.     

模式转换器耦合波方程组的微波网络矩阵解法

求解具有边值条件的耦合波微分方程组是研究变截面波导或弯曲波导模式转换器的基本方法。利用微波网络理论,给出了一种求解边值条件耦合波微分方程组的新方法,以简化求解过程,并使得解的物理意义更加明确。对于一个考虑了N个微波模式相互作用的耦合波微分方程组,通过分别赋予其2N个不同的初值条件并求解,可得到该方程组所描述模式转换器的传输矩阵和散射矩阵,进一步利用散射矩阵可得到给定边值条件下微分方程组的解。     

Stability of Motion for Generalized Birkhoffian Systems

The problem on the stability of motion for a generalized Birkhoffian system was studied. The disturbed equations of motion and their first approximation for the system were established. The criterion of stability of motion for the system was set up by using Liapunov's first approximation theory. Based on the theory of Noether symmetry,the Liapunov's function was constructed,and the criterion of stability of motion for the system was also set up by using Liapunov's direct method. Two examples were given to illustrate the application of the results.     

剪切机驱动系统的运动稳定性研究

本文首先建立了剪切机驱动系统的运动方程及扰动方程,进而从理论上研究了该驱动系统运动稳定的条件,并得到一般驱动系统运动稳定性的准则。     

多自由度系统及结构非线性自由振动的摄动谐波平衡法

本文在谐波平衡法的基础上,引入摄动的思想,得出了解多自由度系统及结构的非线性自由振动的新方法。其解的形式为小参数和谐波的级数形式,因此,其解不会遗漏任何项,方程为线性的代数方程;利用线性变换,将系数矩阵变换为对角阵,一旦求出线性模态,就可得其解,比线性化迭代法优越得多。算例表明,本文方法对于小振幅有较高的精度,对于较大振幅其结果也是令人满意的。     

用动网格法计算理想平板的颤振导数

提出了一种数值模拟振动的理想平板绕流场 ,并提取其气动导数的方法。时间相关的不可压N S方程采用Projetion 2格式解耦 ,关于中间速度的动量方程的时间和空间离散采用二阶半隐格式 ,压力Possion方程迭代用多层网格法加速收敛。分别计算平板作竖向强迫振动或扭转强迫振动的气动力 ,用动网格法考虑平板和气流的耦合作用。由计算得到的气动力用最小二乘法确定 8个气动导数。计算结果和理想平板的Theodorsen理论值有较好的一致性     

高精度空间非合作式相对轨道状态预报

为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题,提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度,将目标轨道方程在参考轨道附近展开,保留至引力加速度差的二阶展开项,并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度,建立相对轨道动力学微分方程;在给定相对轨道初值的情况下,采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法,对相对轨道动力学模型形式没有限制,通用性好,适用范围广;选择低阶龙格库塔公式积分预报,既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景,仿真结果表明了模型的通用性和精确性。