解析法计算机载布撒器对单条跑道的最佳封锁策略

机载布撒器是一种先进的面覆盖式武器系统,其带状毁伤区域能有效地破坏和封锁敌方机场跑道.根据采用下抛方案的机载布撒器攻击机场跑道的工作原理,以3a为必然事件的原则,用解析的方法计算布撒器对单条机场跑道的最佳封锁策略,包括布撒器对跑道的攻击角度、所需投放的布撒器数目以及各瞄准点坐标的确定,给出了具体的算例.这种方法计算速度快,精度高,对布撒器的总体设计、作战效能分析和作战指挥都具有重要的参考价值.     

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。     

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。     

几何约束的改进弹性体网格变形方法研究及应用

针对现有弹性体网格变形方法无法有效抑制网格单元出现"负体积"和过度畸变等问题,引入体积弹性模量约束和挤压弹性模量约束,提出一种基于几何约束的改进弹性体法。借助Patrick网格质量参数,选取三维长方体边界在旋转、平移和伸展变形三种方式下的大幅度运动,对比研究引入几何约束后的改进效果。仿真计算二维NACA0012翼型的俯仰振荡和三维伸缩翼变形过程的气动特性,结果表明:基于几何约束的改进弹性体法显著提高了变形网格的鲁棒性,尤其在大变形时能够有效约束较差网格单元,改善经典方法存在的问题,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。     

返回器飞行管道的快速预测算法

针对返回器回收任务中对安全空域和期望落点的计算需求,提出了基于Koopman算子的飞行管道快速预测算法,给出了搜救直升机安全飞行空域的判定流程。建立了物伞动力学模型,利用Halton采样方法从随机空间中均匀采点,计算得到多条可能弹道;采用Koopman算子的后拉机制,将初始概率密度值与当前状态关联,得到不确定条件下返回器及其分离部件的飞行管道和期望弹道。仿真结果表明,基于Koopman算子的飞行管道快速预测算法在收敛速度和精度上都要显著优于Monte Carlo方法;利用飞行管道计算结果对搜救直升机飞行路线进行规划后,碰撞风险最大降低54%且搜索时间减少70%。飞行管道预测算法已成功应用到嫦娥五号的回收任务中。     

空间绳网系统展开动力学特性分析

空间绳网系统是一种新型轻质空间柔性结构,具有很大的应用价值。针对地面环境和太空环境下的不同受力特性,推导空间绳网动力学模型;通过地面试验验证仿真模型的可信度;基于展开面积、飞行距离等性能参数,仿真分析空间绳网展开过程中的绳网位形、应力分布以及能量变化等动力学特性,分析轨道高度、捕获方向和发射参数对展开效果的影响。     

飘浮式空间机器人路径规划的全局最优解析解

本文根据刚体螺旋运动的特点,利用旋转矩阵构造出评价载体姿态变化的目标函数;采用Ｖａｆａ等人的“虚机械臂”模型简化计算;利用动量矩守恒的假设条件及完成抓取固定目标时的几何位形关系,得到微分约束和边界约束。提出机械臂“周期运动”寻优法,从而得到全局优化的近似解析解。     

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。     

高超声速滑翔式升力体外形设计与优化

针对高超声速飞行器外形参数多、气动布局设计复杂的问题,基于类型函数/形状函数变换技术和幂函数表达方法,采用6个控制参数设计了一种便于分析与设计的升力体构型。通过正交试验分析了各参数对升力体容积率和升阻比的影响,得到了对性能影响较大的参数,并发现几乎所有的控制参数对容积率和升阻比的影响趋势都是相反的,进而以纵向稳定性和容积为约束条件,对升阻比和容积率进行多目标优化。结果表明,基于Kriging代理模型技术的多目标优化方法计算效率高,得到的优化前缘均匀,典型优化结果的容积率和升阻比较基本外形分别提高17.31%和11.94%,并且由于代理模型构建时采用了改进的EI加点策略,优化结果的误差能达到4%以内,完全满足初步设计的要求。另外研究了边缘钝化对优化设计结果的影响,边缘钝化能显著减小升阻比,钝化半径越大升阻比越小。而且当仅考虑气动力特性时,基于尖锐前缘外形得到的优化结果能直接外推到钝化条件下。     

绳系拖曳离轨过程中基于系绳张力的摆动抑制策略研究

绳系拖曳离轨过程,系统运行于非开普勒轨道,系绳摆动呈现复杂的动力学特性,大幅度的系绳摆动会引起拖船的扰动,进而影响整个系统的稳定,因此如何抑制系绳摆动是拖曳离轨任务的一个关键问题。本文以周向常值连续小推力作用下的绳系拖曳离轨为背景,针对离轨过程中的系绳摆动抑制问题,首先建立了系统质心轨道动力学方程及系绳摆动动力学方程,分析了无系绳收放控制时的系绳摆动特性以及系绳收放对系绳摆动的作用效果,然后构造了使系绳摆动衰减的期望绳长收放速率并设计了系绳张力控制律。仿真结果表明：无系绳收放控制时,系绳摆动表现为平衡位置附近的周期性往复运动;张力控制连续平滑,很好地实现了系绳实际长度对期望长度的跟踪,同时有效地抑制了离轨过程中的系绳摆动。