基于Simulink的小型无人机弹射架性能仿真

建立弹射系统的动态模型,为弹射起飞提供可信度高的分析设计、仿真验证平台。文章以弹力弹射系统为研究对象,建立无人机弹射起飞过程动力学、运动学模型,基于Matlab/Simulink模块,对弹性元件弹力系数、导轨长度、离架速度等参数进行了系统分析。在仿真过程中,通过改变系统的不同参数,得到了这些参数对系统弹射性能的影响规律。合理的匹配这些参数,可使用此系统弹射多种型号的无人机,提高了效率,节省了试验资源和经费。同时为无人机弹射系统优化和设计研发提供了理论依据。     

计及弹射滑车质量的某舰载无人机弹射动态响应分析

舰载无人机是未来海上作战的关键装备,其弹射动态性能严重影响起飞安全。弹射滑车与舰载机起落架弹射杆相连,在牵制杆突卸弹射滑跑过程中共同组成一个耦合动力学系统。目前,国内外尚缺乏对此耦合系统动力学特性的研究。以由某无人机改造的弹射型为研究对象,建立了包含弹射滑车质量的弹射动力学模型,并开展了拖拽弹射过程的动态响应分析,结果表明：弹射滑车的惯性力会沿着弹射杆传递到前起落架上,拖拽弹射过程中前起落架载荷波动幅度增大,前起落架撑杆、弹射杆以及前轮垂向载荷峰值分别增加了23.4%、21.6%和14.0%;前起落架缓冲器压缩量变化范围扩大了30.4%;前起落架纵向和垂向的载荷振荡频率分别从90.9 Hz和5.2 Hz降到26.3 Hz和4.4 Hz。     

导弹弹射机构的建模及优化设计

建立了某导弹弹射机构的运动学和多体动力学数学模型,用机械等效动力学方法对机构进行分析.根据经典优化理论,在MATLAB中编写优化程序,对机构进行优化设计,从而获得符合设计要求的机构的最佳几何尺寸和气缸力.     

弹射式导弹发射时载机动力学响应研究

建立了载机自然飞行时的动力学模型,并验证了该模型的有效性。同时为其设计了一套弹射式发射架,分析了在不同弹射力、不同弹射架位置参数条件下载机的动力学响应。研究结果表明,弹射力是保证载机与导弹安全分离的重要因素,对导弹的出舱速度影响较大,且弹射架沿载机纵向位置的改变对载机纵向运动影响明显,沿载机展向位置的改变对载机横航向运动影响显著。     

舰载机偏中心定位弹射起飞弹射杆载荷分析

 考虑舰载机偏中心定位,建立了六自由度弹射起飞动力学模型,对偏中心弹射过程中弹射杆受载情况进行了分析计算,讨论了初始偏心距离和起飞重量对弹射杆载荷的影响,并详细论述了其动力学成因。研究结果表明：飞机的滚转运动是导致弹射杆承受较大弯矩和扭矩的主要原因;弹射杆弯矩和扭矩随初始偏心距离的增大而迅速增大,但其轴向拉力受初始偏心距离影响较小;在弹射滑跑初始阶段,弹射杆的轴向拉力、弯矩以及扭矩随起飞重量的减小而增大,而在弹射滑跑后期,弹射杆所受载荷则随起飞重量的减小而减小。     

弹射救生用人体数学模型

 利用人体弹射试验数据建立起人体动力学特性的数学模型(简称人体数学模型)。模型的动态响应特性分析可以解决一些与弹射有关的人体工程学问题。根据人体的最大动态超调,结合椎骨强度可确定人体耐受弹射加速度的限度。从防护角度出发,分析座垫对人体受力的影响和人体响应的时相特点而要求座垫厚度必需很薄。还提出改善弹射动力和确定测试系统性能指标的依据。将模型用于弹射实践可以减少人体试验,对人体安全和研制生产都极其有利。     

穿盖弹射分析与虚拟仿真平台研究

建立了战斗机穿盖弹射救生动力学分析模型,并对穿盖碰撞过程涉及的理论问题进行了描述。通过瞬态动力学工具MSC Dytran仿真得到了人椅系统在穿盖过程中的动态响应以及座舱盖的破坏情况,并与试验进行了对比。在此基础上,以VC/MFC(Microsoft Foundation Class)为工具,借助OpenCASCADE虚拟成形技术,开发了飞机座椅弹射过程的仿真分析平台,具有一定工程使用价值。     

飞机弹射救生系统内弹道数值仿真研究

以往研究弹射筒,主要以单级弹射筒为对象,对多级套筒式弹射筒研究不足。在计算中,往往忽略了有效面积以及滑轨摩擦的因素,所建立的模型通用性差。在分析弹射机构的结构以及工作过程的基础上,建立了适用于套筒式弹射机构的内弹道模型,仿真并与实验值进行对比,误差在0.77%~1.91%之间,证明了模型的正确性,可以为弹射筒方案设计和验证提供理论依据。     

舰载飞机弹射滑跑起飞特性计算

给出舰载飞机从航空母舰上弹射滑跑起飞的动力学模型，基本解算方法和示例计算结果。考虑了起落架油液减震装置的柔性对起飞滑跑特性的影响，列出了起落架受力的数学模型和飞机纵向动力学方程，根据编制的计算机源程序，以典型的Ａ－６舰载机为算例，给出在整个弹射滑跑起飞过程中的ａ，ｘ，ｘ，ｙ和ｙ等弹射运动参数的动态反应特性。     

舰载机弹射起飞动力学仿真与安全边界评估

为了研究影响舰载机弹射起飞安全性的因素,在舰载机弹射起飞动力学模型的基础上,设计了标准起飞航迹并进行了数值仿真。分别对航母、飞机、环境等参数对安全起飞的影响规律进行了仿真研究,然后对多种参数的组合影响进行了仿真分析,最终获得了安全起飞的边界参数。     

风对弹射座椅救生性能的影响

 针对某型弹射座椅建立了考虑风速的弹射过程动力学模型。选取不同风速风向和不同弹射速度作为计算状态,对弹射救生过程进行数值仿真,根据仿真结果分析风对弹射座椅救生性能的影响。通过在低速和中速两个弹射速度下,前向风、侧向风和大气垂直运动对弹射座椅救生性能影响的分析可知:较大的逆风不但会降低伞衣充满的轨迹高度,而且会产生人伞系统的振荡和摇摆,对安全救生存在一定的影响;大气的垂直运动对弹射救生系统的救生性能影响最大,它直接影响到救生系统的纵向运动轨迹。研究结果表明:前向风、侧向风和大气垂直运动均会对弹射座椅的救生性能产生不利影响,在真实的弹射过程中必须考虑风速对弹射救生性能的影响。     

过载与弹射速度关系研究及神经网络实现

 弹射速度是弹射座椅双态程序控制的主要输入参数之一,其和弹射高度一同决定了救生伞的开伞时间。试验发现,在某些特定的条件下,弹射速度的测量会出现较大误差从而严重影响弹射救生系统的救生性能。提出一种根据弹射座椅出舱瞬间人椅系统体轴 x 方向过载( n_x )值判断弹射速度的方法。建立了人椅系统出舱阶段的数学模型,在MSC.EASY5基础平台上开发了模块化的仿真模型,并基于批处理原理进行了求解器设计。通过数值仿真,建立了平飞状态不同弹射高度及弹射离机质量下体轴 x 方向过载值与弹射速度之间的关系曲线。利用基于误差反向传播算法的人工神经网络,即BP神经网络实现了输入向量（弹射高度及体轴 x 方向过载）到输出值（弹射速度）之间的连续非线性映射。分析了不利姿态参数对关系曲线的影响,在满足工程要求的情况下,可以忽略其影响。用本文方法判断得到的弹射速度与地面弹射试验数据进行了比较,结果表明误差满足工程要求,可以作为弹射速度测量的一种余度设计。     

用影响因子评估弹射座椅多模态控制输入参数

为提供弹射座椅多模态控制输入参数选择的理论依据,通过计算机仿真,比较分析了俯仰角、滚转角、滚转角速度、下沉率、迎角、侧滑角等弹射启动时飞机状态参数对弹射轨迹(垂直方向)和安全救生高度的影响。参考评估期刊的影响因子,提出了安全高度影响因子法,并计算出在同等弹射条件下(速度和高度)各参数的平均影响因子,得出各参数对救生高度的影响程度及变化规律,确定了俯仰角、滚转角和下沉率是影响救生高度的三个主要参数。     

弹射座椅减速性能的数值仿真计算

减速性能是火箭弹射座椅的一个重要性能指标,而且一直不能得到很好的评估预测,只能根据地面弹射试验和经验粗略估计座椅的减速性能。采用数值仿真的方法,在获得弹射座椅的气动参数的基础上求解空间六自由度方程,得到了各气动参数以及座椅的减速性能。方法基于计算流体力学以及matlab的simulink仿真工具箱。最后数值仿真的结果与地面弹射试验的数据进行比较,其平均误差小于5%,说明数值计算的结果是比较准确的。数值仿真的方法在弹射座椅研究中的应用是完全可行的,有广泛的应用前景。     

涡轮叶片尾缘开缝喷气的数值模拟和试验研究

以某涡轮叶栅为研究对象,采用试验和数值模拟相结合的方式研究了涡轮叶片尾缘不同喷气形式对叶栅性能的影响。应用一维源项喷气模型,结合涡轮叶栅流场数值模拟,得到了不同喷气形式下涡轮叶栅流场细节。计算与试验结果显示:两种开缝形式下,喷气比例对叶片表面参数以及出口气流角影响不大,但能量损失系数随着喷气比例的增大出现先增大后减小的趋势。对开缝时,喷气引入吹除了附着在叶片尾缘的漩涡,并增强了尾迹与主流的掺混过程;半开缝时,喷气的引入仅吹除了附着在开缝处的漩涡,对于尾缘处流场影响不大。      

火箭弹射座椅轨迹发散技术研究

通过对火箭弹射座椅轨迹发散技术的类型、原理进行分析,建立轨迹发散性能计算模型。经过理论计算和试验验证,侧向轨迹发散火箭技术满足双座弹射救生的要求,有效地解决了FBC-1飞机双座飞行员弹射救生可能发生干扰的问题。     

直升机舰面动力学分析模型

建立了舰船甲板上直升机旋翼,机体耦合动力学分析模型,导出了其运动方程。无铰旋翼采用当量铰、刚硬桨叶模型,采用准定常理论计算桨叶气动力并计人旋翼动力人流的影响;假设机体是刚性体并在弹性起落架上作六自由度运动。舰船具有6个运动自由度,并考虑直升机在甲板上的不同位置及舰面流场等因素。