新型飞机弹射座椅稳定和延时降落伞系统

弹射座椅已广泛用于高性能军用飞机,保持座椅及其乘员在弹射离机后、主伞张满前的稳定性十分重要。现有的方法是通过展开稳定伞达到稳定作用,主伞须在座椅速度减到相当低的速度时才张开。而在稳定伞脱离和主伞张开之间有段时间,在此期间座椅也常常出现翻滚现象,并导致主伞开伞时呈不利姿态。 美国一设计师设计出一种新型飞机弹射座椅稳定和延时降落伞系统(见附图)旨在减短稳定伞脱离和主伞伞绳拉直及主伞张开之间的不稳定时间,保证主伞在5秒钟内张开。此外,该系统还保证延时打开主伞,直到空速和高度降低到适合主伞张开的范围。系统工作程序为:牵引式火箭射出后通过绳索牵引固定在座椅背后的     

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。     

弹射救生程序控制的发展

自第二次世界大战后期出现弹射座椅以后,随着飞机性能的提高,弹射救生装备得到飞跃的发展,至60年代前期,国外敞开式弹射座椅已实现了零高度,零速度弹射,最大速度到1112公里/小时。然而,弹射救生成功率并不十分满意,尤其是低空和不利姿态的救生能力,因此提高低空、不利姿态救生成功率格外引人注目。除进一步改善各关键部件外,主要考虑设计与发展精确的程序控制机构,最大限度地控制合适的救生伞开伞时机,在不同高度、不同速度状况下,以最短的时间打开救生伞。     

弹射试验机机动飞行弹射的动态响应

机动飞行状态下弹射试验时，弹射力对飞机的扰动是关系到弹射试验机安全的重要问题。结合某型弹射座椅空弹鉴定试验，分析了在俯冲、俯冲下沉、横滚和倒飞状态弹射时弹射试验机的响应。结果证明，在一定的高度速度范围进行机动飞行状态弹射试验是安全的。     

降落伞开伞过程的数值模拟

正降落伞实际开伞过程是在有限质量条件下进行的,降落伞的下降速度取决于伞系统的加速度即取决于伞系统重力与气动阻力的合力,而降落伞的气动阻力又取决于其下降速度。本文将用自主开发的软件对单具名义直径为83.5英尺(25.45m)的环帆伞的主充气过程进行三维动态仿真,并将开伞动载、投影面积变化等与试验结果进行对比,以验证数学模型的可靠性。1环帆伞结构本文所采用的环帆伞数据由513厂提供。单具降落     

某型弹射座椅鉴定试飞技术

某型弹射座椅是为某些飞机设计的新型救生系统，通过空中鉴定弹射试验，验证该座椅在实际条件下的工作能力和救生性能，6次空弹试验，先进行了平飞中速弹射试验，然后进行俯冲、横滚、下沉，倒飞和平飞大速度机动状态下的弹射试验，机动状态下的弹射试验在我国是首次进行，具有一定的风险性，课题组认真分析技术难点，使问题逐一解决，最终使鉴定弹射试验安全优势完成，试验证明，该座椅在机动状态下的弹射，工作程序正常，救生性能符合设计要求。     

某型火箭弹射救生系统空弹性能分析

某型火箭弹射座椅是为某型飞机专门设计的一种新型救生系统，该火箭弹射座椅采用了多项新技术，通过空中弹射试验，验证该救生系统在实际飞行条件下的救生性能。经过6次平飞和机动状态弹射试验，结果表明．该火箭弹射座椅救生性能满足设计指标要求。     

双座弹射救生系统轨迹发散特性分析

为了研究双座弹射救生系统的轨迹发散特性,以MSC.EASY 5为基础平台进行了求解器设计,并以此为基础对轨迹发散特性进行了仿真计算分析,包括轨迹发散性能评估、轨迹发散对弹射轨迹高度及座椅稳定性的影响.分析结果表明,轨迹发散技术能够有效避免低速弹射时双座间的轨迹干涉,虽然在一定程度上降低了弹射轨迹高度并对座椅稳定性有略微...     

某Ⅲ型飞机弹射求生联抛系统改进设想

某Ⅲ型飞机弹射救生系统采用新研制的ＨＴＹ－４Ａ（改）弹射座椅，该座椅与ＨＴＹ０－４Ａ弹射座叮比在低空性能等方面有了很大程度的某Ⅲ型飞机座舱盖联抛系统沿用了某Ⅲ型飞机的状态，在与ＨＴＹ－４Ａ（改）弹座椅配套使用对其进行必要的改进，本文从提高整个救生性能的角度，提出了利用ＨＴＹ－４Ａ（改）高温燃气对座舱盖抛放系统进行更改的方案，以期改进的座舱盖联抛系统能更好地与ＨＴＹ－４Ａ（改）弹射座椅相适应。     

空天飞行器整体式救生座舱的稳定减速与分离特性数值模拟

整体式密闭救生座舱方案将座椅与驾驶舱进行整体设计，弹射后具有独立的气动型面，在包含亚声速、跨声速、超声速甚至高超声速等非常宽广的速度范围可以更好地保护飞行员免受高速气流的吹袭，是空天飞行器救生系统设计的重要途径之一。针对整体式救生座舱，首先开展基本静态气动性能数值模拟评估；之后采用一种刚性减速伞增稳方案（整体式座舱+减速伞）对其稳定性和减速效率进行改进；最后采用动态重叠网格方法，对整体式座舱+减速伞构型的近机弹射轨迹特性开展动态数值模拟计算，从而获得该构型在抛投过程中的稳定性和安全性。研究结果表明，单独整体式救生座舱难以具备静稳定性；减速伞方案可大幅改善座舱的稳定性能，使座舱在Ma=0.3~4.0范围内均具有静、动态稳定性，并呈现亚声速时随马赫数升高而增强、超声速时随马赫数升高而减弱的变化规律，且高马赫数（Ma=4.0）工况可通过降低飞行高度以增加动压的方式进一步提升座舱的动稳定性；在宽速域范围内，整体式座舱+减速伞构型经过弹射力和火箭推力的辅助作用，能够实现与机体的安全分离，并且分离后其俯仰振荡姿态均具有收敛特性。     

凹半球降落伞模型起动载荷的研究

 在用氢泡法观测凹半球降落伞模型的流场时,我们还用单分力应变天平对其进行了阻力测量。通过测量及理论分析,得出加速起动期间最大阻力F_(max)和附加质量引起的力F_a之比与无量纲参数U_(max)~2/ad之间的关系。此外,还研究了与最大阻力有联系的一些流动现象。该试验有助于深入了解降落伞的动稳定性与开伞动载方面的内在联系。     

双态自动开锁器中的步进电动机应用研究

阐述了应用光电定位技术对步进电动机的换向误差进行校正,并根据飞机的机动性能合理地选择飞机的速度采样周期和步进电动机的启动门限,有效地提高了飞机弹射座椅双态自动开锁器的速度一时间控制精度。     

战斗机飞行姿态对最低安全救生高度影响的仿真研究

战斗机飞行员在飞机出现危险情况时采用火箭弹射座椅作为救生装备的主要形式,在低空不利姿态下弹射时,往往需要一定的最低安全高度来保证弹射救生的成功率,在座椅性能确定的情况下,最低安全救生高度取决于弹射时飞机的飞行姿态。为此,根据火箭弹射座椅的工作原理,针对弹射过程的不同阶段,建立相应的数学模型,用仿真计算的手段来研究不同飞行姿态对最低安全救生高度的影响,以期为飞行员如何选择正确的弹射时机提供一定的理论支撑。     

二维高超声速压缩面斜激波系的优化配置

选择进气道外压缩段的气流转折角为设计变量,以进气道的压升比为约束条件,分别以总压恢复系数和阻力系数为优化目标,基于一维气体动力学,在飞行马赫数6,飞行高度25 km,进气道出口气流方向与自由来流夹角等于0,°2,°4°和6°的条件下,对二维混压式高超声速进气道进行了优化设计,得到了优化的斜激波配置。优化结果表明,在所讨论的各种情况下,以阻力系数最小为目标得到的外压缩段斜激波系与以总压恢复系数最大为目标得到的外压缩段斜激波系基本相同,都近似为等强度斜激波系。运用数值模拟手段验证了等强度斜激波系配置原则,本文提供的方法可以用于二维混压式高超声速进气道的初步设计。     

弹射救生过程数值计算及损伤风险评估

针对从弹射程序启动到飞行员着陆之间的各个阶段,建立了能够对横滚、俯冲等复杂弹射条件进行计算的数学模型。结合某型座椅的具体参数与气动力数据,针对具体算例求解了弹射救生过程,与实验结果进行了对比。根据模型的计算结果,以动态响应指数(DRI)对不同弹射初速下的损伤风险做出评估,并指出了在不同速度下气动过载的影响。     

带伞空降风洞试验中稳定伞的模拟研究

为了更加真实地模拟空降初期过程,在国内率先对带伞空降风洞试验中稳定伞的模拟方法进行研究,包括稳定伞相似参数的确定、阻力系数的模拟。主要讨论一种在伞模型末端系配重并进行自由落体试验的方法来测量伞阻力系数,并通过在伞顶开孔来调整伞阻力系数,最后采用调整后的伞模型进行风洞试验验证。结果表明:该方法可精确测量伞阻力系数,改变伞顶孔大小能有效调整伞阻力系数,且伞顶开孔可使稳定伞的下落过程更稳定;试验结果符合真实空降时近机身复杂绕流运动流场特性,与空降视频中空降轨迹发展规律相一致,表明所论述的稳定伞模拟技术是可行的。     

阻力伞及气囊气动特性风洞试验技术研究

对阻力伞、气囊等柔性减速器进行了风洞试验研究。采用高速摄像清晰地记录了阻力伞在M=1．0条件下的开伞过程、气囊在M=6．0条件下充气过程的外形变化，准确地测得了气囊在M=6．0条件下充气过程的阻力时间历程，且气囊充气过程外形变化的时间历程与阻力时间历程相符。此外，对阻力伞高速风洞试验的堵塞度影响进行了研究。结果表明，通过研究，为柔性减速器的气动特性测试建立了新的试验技术。     

Study of parachute inflation process using fluid–structure interaction method

A direct numerical modeling method for parachute is proposed firstly, and a model for the star-shaped folded parachute with detailed structures is established. The simplified arbitrary Lagrangian–Eulerian fluid–structure interaction(SALE/FSI) method is used to simulate the inflation process of a folded parachute, and the flow field calculation is mainly based on operator splitting technique. By using this method, the dynamic variations of related parameters such as flow field and structure are obtained, and the load jump appearing at the end of initial inflation stage is captured. Numerical results including opening load, drag characteristics, swinging angle, etc. are well consistent with wind tunnel tests. In addition, this coupled method can get more space–time detailed information such as geometry shape, structure, motion, and flow field. Compared with previous inflation time method, this method is a completely theoretical analysis approach without relying on empirical coefficients, which can provide a reference for material selection, performance optimization during parachute design.