两种空投建模方法的研究

针对空投过程中的飞机运动特性问题,采用两种方法建立了空投过程中的数学模型。以此为基础进行了空投仿真,对所建立数学模型的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明,两种建模方法各有特色,都能有效解决上述问题,可为空投建模及空投试验提供理论参考,为确保空投试验的安全性和有效性奠定坚实的基础。     

基于速度概率分布的空投场空域容量理论模型研究

空投作为重要的资源补给手段，相对于传统陆水运输，可以高效安全地实现物资保障，其空域容量对空投计划的制定有着不可或缺的影响。目前对于空投场场景的空域容量理论研究较浅，首先研究分析空投场运行特点，结合空投场场景的运行、结构特征，提出了空投场空域容量定义；其次分析空投场运行中可能出现的航空器追赶情况，建立了空投场空域容量计算模型；最后，以某空投场为例，计算该结构下的空投场理论容量，通过蒙特卡洛仿真验证理论模型的可靠性。同时探究了航空器运行速度及小于最小安全间隔概率变化下空投场空域容量的变化规律。     

地面效应对超低空空投任务性能的影响

通过对某型运输机超低空空投改平和牵引阶段纵向及横航向模态特性的分析,研究了地面效应作用下飞机的气动特性,并参照相应的飞行品质规范,评估了地面效应对空投任务性能的影响。研究结果可为空投飞行控制律的设计及相应地面实验提供理论支持。     

直升机空投鱼雷的散布误差研究

直升机空投鱼雷的入水点散布误差是影响鱼雷发现概率的重要因素,对其进行分析研究有助于客观地评估空投鱼雷的作战效能。在使用成熟弹道模型模拟空投鱼雷空中弹道的基础上,通过多元非线性回归分析的方法计算出了空投鱼雷散布规律的模拟公式;并据此仿真分析了直升机运动态势和风速、风向对空投鱼雷入水点的影响。     

基于三维大地形模型的降落伞空投仿真系统

降落伞应用日益广泛.为了有效地降低降落伞空投的物资消耗和危险性,开展飞机空投降落伞一体化仿真系统设计具有重要意义.研究了系统的关键技术,运用数字地球技术、三维LOD技术和可视化技术等,实现了大范围三维地表数据的海量存贮与快速表达,实现了投放环境、飞机(队列)飞行、空投降落伞时起航、抛投、降落等多环节一体化模拟仿真.并以VS2010为开发平台,利用ChinaStar GIS组件,设计与开发了基于三维大地形模型的飞机空投降落伞一体化仿真系统.通过对系统的试用和检验表明,系统对降落伞投放环境、飞机(队列)飞行及空投降落伞降落过程的一体化模拟仿真取得了较好的效果,模拟结果具有较高的可靠性,能为实际空投提供可靠的参考信息.     

精确空投系统的导航方法研究

导航单元是空投系统能够精确的将物资投送到指定地点,并安全实施雀降的重要保证。在总结国外相关导航方案的基础,同时结合特殊条件下的空投要求,提出了将IMU/GPS同时辅以激光测距计的组合方式应用于空投系统,利用卡尔曼滤波技术,得到高精度的速度、位置信息,并通过Matlab仿真对导航结果进行了验证,结果证明满足了空投对导航精度的要求。     

改进的Sage-Husa滤波在精确空投组合导航系统中的应用

精确空投导航系统要求在满足导航精度的前提条件下,尽可能的降低成本。而低成本的组合导航系统在空投过程中受外部空投环境的影响较大,给噪声统计特性的准确描述带来困难。这将导致常规卡尔曼滤波器滤波不稳定甚至发散。为了解决此问题,在对常用的Sage-Husa滤波算法进行了总结和分析的基础上,研究了一种将协方差匹配技术和简化的Sage-Husa滤波技术相结合的自适应滤波算法。最后将该滤波方法应用到精确空投组合导航系统中进行了仿真分析。仿真结果表明此算法能够满足精确空投导航任务的要求,并且具有很好的导航精度和可靠性。     

空投沉底航行体入水和触底过程仿真研究

基于ANSYS/LS_DYNA软件,对某空投沉底水雷以大倾斜角高速入水过程以及水雷触底过程进行了仿真研究。通过对水雷入水和触底时的过载研究,对水雷结构强度设计提供了依据;通过对水雷入水时的姿态研究,对水雷的布放设计提供了指导意见,对入水后的水下弹道设计也具有重要的参考意义。     

超低空空投非线性PIO预测方法

在超低空空投下滑阶段,容易出现驾驶员诱发振荡即PIO(Pilot Induced Oscillation)问题,在此基础上分析了空投下滑拉平阶段产生PIO的主要致因,并建立含作动器速率限制的人机闭环系统,推导了闭环系统PIO发生的公式。基于同步和Neal-Smith驾驶员模型以及不同作动器速率饱和值运用描述函数法和GAP准则预测某型运输机PIO趋势。不同驾驶员模型PIO预测结果不同,同步驾驶员模型比Neal-Smith驾驶员模型仿真效果好,运用同步驾驶员模型进行预测,当驾驶员操纵增益绝对值大于11.5时,人机闭环系统失稳,容易产生PIO问题。仿真结果表明,若PIO是由驾驶员粗暴操纵所致,可通过减小操纵增益有效避免PIO的发生,在合理且允许范围内提高运输机舵机作动速率限制值可在一定程度避免PIO的发生。     

子母型航空燃料空气炸弹子弹散布仿真研究

建立了FAE子母弹空投过程物理模型和结构化数学模型,使用Visual C++语言编写了仿真软件,该软件可以对各种条件下空投过程进行仿真,计算出子弹落点散布及子弹落地的弹道诸元.该工作可以对子母弹参数及空投条件进行优化,为该武器系统设计及使用提供了一种有效分析手段.     

一种基于任意拉格朗日-欧拉方法的降落伞充气展开数值模型

降落伞充气展开过程是一个典型时变非线性流构耦合问题,大多研究所建立的数值计算模型未考虑织物透气性和初始投放速度的影响.为修正模型,基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法和动网格技术,考虑织物透气性并预设初始投放速度,建立了降落伞充气展开的有限元模型.计算了充气过程中,有限质量情况下C-9伞的开伞力,并与实验数据对比,验证了该模型的正确性与合理性.随后分析了其开伞过程中伞衣应力分布特征与气动减速特性,为降落伞数值建模和结构设计提供一定参考.     

混合储能的太阳能LED路灯电源系统设计

针对普通铅酸蓄电池太阳能LED路灯储能系统使用寿命短的问题,提出了一种解决储能系统使用寿命短的新方法:利用磷酸铁锂电池进行储能、超级电容滞环电压比较法对蓄电池充放电过程进行控制.对磷酸铁锂电池太阳能LED路灯控制部分进行了仿真,结果表明:该方法能够在弱光及光强不稳定情况下将扰动信号能量储存在超级电容中,对蓄电池进行充电,有效提高了路灯系统的能量利用率及使用寿命.     

基于CFD与最小二乘法的翼伞动力学建模

襟翼偏转气动计算是翼伞建模的关键问题,为提高翼伞动力学模型精度,本文引入襟翼偏转气动模型,提出CFD数值模拟与最小二乘辨识相结合的方法:数值模拟借助动网格动态捕捉翼伞外形与姿态变化,获取襟翼偏转气动数据;最小二乘法进行模型参数辨识,修正翼伞气动计算.研究表明襟翼偏转气动模型较好反映翼伞气动规律,对应动力学模型与空投试验数据接近,验证本文建模方法的有效性,为翼伞精确建模提供新思路.