一、降落伞载荷分析介绍(论文文献综述)
黄明星,王文强,李健,王立武[1](2021)在《火星盘缝带伞超声速风洞试验结果分析》文中研究表明为了研究盘缝带(DGB)伞在超声速条件下的阻力特性、摆动角以及伞绳载荷分布的不均匀性,在FD-12风洞中开展了盘缝带伞的阻力特性风洞试验,并通过安装柔性传感器测量了伞绳所受载荷。试验结果表明,在Ma 1.50到Ma 2.50来流条件下,盘缝带伞的阻力系数随着马赫数的增大先增加后减小,在Ma 1.75时达到最大,为0.60,而最大摆动角则是先减小后增大,在Ma 2.00时摆动角最小,为7.4°,传感器的安装对降落伞风洞试验结果影响很小。通过柔性传感器的标定和误差分析,获取了伞绳载荷数据,结果显示不同伞绳所受拉力的比值可达到1.98。且传感器数据与风洞天平的测量降落伞总载荷结果吻合,进一步验证了柔性传感器结果的正确性。
龚升[2](2021)在《超音速火星探测器—降落伞系统流固耦合数值模拟研究》文中提出降落伞系统作为火星探测任务中最常见的空气动力学减速器,其在探测器再入、降落以及着陆过程中起到了至关重要的作用。在火星低密度环境和超音速流场中,柔性伞衣经常产生剧烈的振荡,在伞衣边缘出现褶皱、摆动以及翻转等不稳定现象,这大大影响了降落伞系统的气动减速性能。以前人们对超音速火星探测器-降落伞系统流场中非定常激波、湍流尾迹、旋涡等多物理相互作用过程以及柔性伞衣被动大变形、悬挂伞绳等与周围超音速流体耦合作用产生不稳定现象的影响机理缺乏了解。因此对超音速火星探测器-降落伞系统流固耦合作用进行研究极具挑战性,也是深空行星探测领域的迫切需求,具有重要的理论研究价值以及重大的工程应用意义。本文采用Berger-Oliger类型三维多层块结构自适应网格加密策略、混合形式的TCD(Tuned Center Difference)和WENO(Weighted Essentially Non-oscillatory)计算格式以及基于拉伸涡亚格子模型的大涡模拟方法来处理流场中的强激波以及湍流大尺度旋涡结构等;建立了质量-弹簧-阻尼模型结合Kirchhoff-Love薄壳理论模型的柔性伞衣求解器以及二维类似弹簧模型的悬挂伞绳求解器,并成功与开源程序VTF(Virtual Test Facility)非定常可压缩流体求解器耦合并实现了松耦合算法,模拟了超音速火星探测器-刚性盘-缝-带型降落伞系统以及探测器-柔性BoP(Break-out Patch)型降落伞系统的气动减速性能以及流场结构特性等。模拟结果表明:只有保证流场自适应加密网格的分辨率才能精确模拟超音速火星探测器-刚性盘-缝-带型降落伞系统的气动减速性能以及流场结构特性,验证了流场自适应加密网格分辨率对复杂流场数值模拟的重要性。为后续进一步研究超音速火星探测器-柔性降落伞系统的流固耦合作用奠定基础。研究发现探测器后端湍流尾迹是造成刚性盘-缝-带型降落伞系统流场不稳定现象的主要原因。探测器后端湍流尾迹与伞前弓形激波相互作用,导致伞衣内部形成低速回流区且流场极不稳定,周期性逆向运动溢出流体在伞衣边缘脱落形成旋涡结构进入到伞衣后端尾迹流场中,与流场湍流、超音速射流等多物理相互混合,造成了尾迹区流场高度紊乱且扰动增强,从而降低了降落伞系统气动减速性能。总结讨论了探测器的存在与否、探测器-降落伞系统拖尾比以及流体初始马赫数对柔性BoP型降落伞系统气动性能的影响。结果表明:在超音速流场中柔性伞衣都展现出明显的周期性“呼吸运动”现象;而探测器-降落伞系统拖尾比是柔性伞衣发生横向偏移的主要影响参量,并找到了降落伞系统相对较优的气动减速性能参数,即在流体初始马赫数为1.8且拖尾比为10.51时,探测器-柔性BoP型降落伞系统气动阻力系数明显增加且流场振荡扰动最小,气动减速性能最优。最后依据涡动力学分析,发现探测器后端湍流尾迹造成了柔性伞衣振荡不稳定现象。探测器后端尾迹区域内的涡结构丰富,其运动发展与伞前激波结构相互作用造成了伞衣内部流场扰动加剧,并使得柔性伞衣产生周期性“呼吸运动”现象,伞衣后端尾迹区域湍流以及分离流等多物理相互混合作用,使得流场涡结构分布饱满,从而影响了降落伞系统的气动减速性能。
陈正[3](2020)在《火星EDL动力学建模与制导控制方法研究》文中认为影响火星探测器成功着陆的关键阶段就是探测器进入火星大气层后到安全着陆在火星表面的过程,即火星进入、下降和着陆(EDL)过程。本文以我国2020年首次火星探测任务“天问一号”为背景,进行了火星EDL动力学与制导、控制方法研究,并进行了仿真与优化设计。主要研究内容如下:首先建立了常用的坐标系和运动变量及转换关系,介绍了我国首次火星探测着陆器和降落伞的几何构型,在火星大气模型及相应的不确定性模型的基础上,对着陆巡视器飞行的力学环境进行了建模,包括火星引力、着陆器和降落伞在不同阶段所受到的不同的气动力模型、控制力模型等。接着建立了火星EDL全过程的高保真动力学模型,对着陆巡视器在大气进入、开配平翼、弹伞、伞绳拉直、喘振、抛大底、抛背罩、动力下降等过程的动力学进行了建模。针对火星进入和着陆过程,建立了六自由度刚体动力学模型,针对火星伞降过程,建立降落伞刚柔耦合模型、伞-舱组合体动力学模型、伞-舱-大底(背罩)多体动力学模型。然后针对EDL不同阶段,设计相应的制导与控制算法。在制导方法上,大气进入过程采用了进入终端控制制导来降低落点散布,动力下降过程采用了多项式制导、悬停机动与着陆制导方法来使着陆器安全着陆。在控制方法上,采用PID/PI控制、伪速率控制算法,并通过干扰观测器补偿干扰力矩,并对输出进行脉冲调宽以得到脉冲推力。最后通过火星EDL过程的环境模型、动力学模型及制导控制方法,进行了火星EDL全过程一体化仿真,可以对进入、下降与着陆各阶段进行仿真分析与优化设计,在进入阶段,对开伞触发方案进行优化设计,对着陆器开伞条件、落点散布等进行分析;在伞降过程,对大底分离触发条件进行优化设计,对伞系减速过程、开伞稳降高度、速度进行分析;在动力下降与着陆过程,对这一阶段的制导律、控制策略、以及背罩规避策略等问题进行优化设计,对着陆精度、推进剂消耗等进行分析。为未来的火星任务提供一个高精度的测试平台,可以用于测试精确着陆和危险规避功能。
马瑞鑫[4](2020)在《圆形降落伞下降轨迹控制研究》文中进行了进一步梳理降落伞是利用空气阻力实现气动减速的装置,在航空航天领域中扮演着重要角色。其中,圆形降落伞应用最为广泛,但是由于其目前只能实现气动减速,下降过程中无法对其进行操纵,导致落点分布随机性较大,从而难以保证着陆任务的顺利完成。本文以传统圆形降落伞为研究对象,提出利用伞绳收放实现降落伞(下文“降落伞”均代指“圆形降落伞”)下降轨迹控制及呼吸现象抑制的方法。主要研究内容如下:(1)根据刚体在理想流体中运动的旋量形式动力学方程,考虑附加质量的影响,推导了物伞系统的六自由度和平面三自由度动力学方程。在引入控制力和风力的作用后,忽略降落伞的滚转运动,建立了物伞系统空间三自由度动力学模型,用于降落伞的轨迹控制。(2)提出利用收放局部伞绳方法来控制降落伞下降轨迹。受力分析表明,降落伞将朝着伞绳缩短的一侧运动。根据降落伞动力学特性,利用预测轨迹建立了内外包络面,实现了对降落伞实际下降轨迹的控制。通过蒙特卡洛仿真,获得了可控伞和无控伞的下降轨迹与落点分布情况。根据仿真结果以及圆概率误差计算,可知所提控制方法能够使降落伞克服下降过程中的不确定因素,从而提高落点精度和密集度。(3)提出利用收放全局伞绳的方法来控制降落伞下降轨迹。通过改变整体伞绳的长度,可以实现对降落伞阻力面积的控制,进而改变降落伞的竖直下降速度,影响其顺风漂移程度,最终完成对下降轨迹的控制。将该方法与收放局部伞绳方法联合使用,提升了降落伞在恶劣环境下的适应能力。(4)开展了降落伞呼吸现象抑制方法研究。在降落伞下降过程中常伴有呼吸现象,呼吸现象会严重影响降落伞负载的安全着陆及功能的正常发挥。基于平面二自由度模型,研究了不同因素对呼吸现象的影响,并利用收放全局伞绳方法实现了对呼吸现象的抑制,提高了降落伞下降过程中的稳定性。
梁旭东[5](2019)在《空降空投物伞耦合系统动力学及稳定性研究》文中提出本文围绕大型军用运输机空降空投装备的发展需求,从国内外物伞耦合动力学研究成果的不足及国防武器装备发展中降落伞系统的重大基础性问题入手,分别针对空降空投运动全过程数学模型,模块化通用数值仿真平台,大气运动对空降空投的影响等方面展开了深入的理论研究及分析。本文研究了物伞系统工作全过程的动力学建模方法,将空投全过程划分为载荷舱内运动及出舱阶段、主伞拉直和主伞充气张满及稳定降落四个阶段分别进行建模。提出了比传统双质点三自由度模型更符合真实物理过程的数学模型,推导了物伞系统五自由度运动学和动力学方程。结合充气距离法,建立了降落伞充气及稳降过程的数学模型。并以MSC.Easy5为基础构建了空降空投仿真通用平台,以C#语言为工具设计了用户友好型界面和后处理软件,为物伞系统工作全过程提供了一致性的建模方法。通过与弹射座椅弹射过程试验数据的对比,验证了算法的正确性和有效性,结果相比于传统动力学模型更趋近于试验数据。基于空降空投通用仿真平台,引入了大气运动模型,对弹射救生、人员空降和货物空投的物伞系统在不同大气环境下、载机不同飞行速度下分别进行了模拟计算。通过仿真和分析,总结出了大气环境对伞物系统运动轨迹的影响规律,并与国军标进行对比得出了风速的允许范围,为进一步提高模拟仿真精度提供了理论依据。
陈奇[6](2019)在《自主导航多翼伞系统的协同空投研究》文中研究指明在大规模地震救灾、大规模战场物资补给等场合,紧急补给物资的快速精确空投对及时满足地面人员的需求至关重要,引起了美、欧等国家和地区研究人员的极大兴趣。现有单个翼伞装备了GPS、INS及其它板载传感器,可利用测得的状态,通过跟踪规划航迹自主导航到目标点,因此现有翼伞已具备了自主归航能力,某种意义上可视为自主智能体。目前对翼伞的研究主要还是集中于单个翼伞的建模、航迹规划、航迹跟踪,但实际空投任务中往往需要同时空投大量翼伞才能满足任务需要,在运-20运输机于2016年交付部队服役、空投运载能力不足问题已得到初步缓解的背景下,研究多个翼伞的协同空投更具战略意义,在国防工业中具有更大的应用前景,因此已成为空投领域新的重要方向。多翼伞空投同单翼伞空投相比,需要面临更多的困难和挑战。首先要保证所有翼伞能精确空投到目标区域;同时所有翼伞在着陆时需尽量逆风,以降低着陆冲击;从不同位置和航向空投的多个翼伞需从散布状态逐渐靠拢,以减小着陆时的散布,降低物资收拢的难度;翼伞之间间距需大于安全间距,以降低发生碰撞的可能性;最后,多个翼伞需要以更有组织的方式飞往目标点,即尽可能以编队的方式着陆于目标区域,使空投物资在着陆后能尽快重组,提高其快速性和生存能力。本文为解决上述协同问题,采用理论分析和数值仿真相结合的方式,建立了翼伞系统模型,对翼伞的气动特性进行了深入分析,并对翼伞系统的整体航迹规划进行了系统研究,在此基础上进一步研究了多翼伞系统的多航迹规划、航迹跟踪、多翼伞的编队空投等问题。论文首先建立了翼伞的9自由度模型、6自由度模型、降阶模型,并对翼伞系统的基本运动特性、伞体-载荷之间的相对运动特性进行了详细分析,对不同复杂度的模型进行了对比,不同的模型具有不同的适用范围,可以根据使用场景需求选择合适自由度的模型。基于测试对9自由度模型气动参数进行了辨识,提高了模型可靠性。对多翼伞系统的整体航迹规划问题进行了研究,为多翼伞系统规划了从计算空投点到着陆目标点的整体航迹。首先基于高斯伪谱法规划了最优控制航迹,然后基于遗传算法规划了分段归航航迹,最后对两种归航方式进行了对比分析。其中最优控制归航法兼顾了能耗最低的要求,而分段归航法则更多的考虑了翼伞以滑翔和转弯运动为主的飞行特性,规划的航迹以转弯和直线滑翔为主,操纵方式简单,工程上易于实现。对多翼伞系统的协同多航迹规划问题进行了研究,规划的航迹满足了精确着陆、逆风着陆、间距大于安全间距的要求,每个翼伞只需要跟踪各自的规划航迹即可实现协同空投目标,但该航迹规划方式没有考虑多翼伞的编队问题。对多翼伞系统的一致性协同编队空投制导问题进行了研究,基于领导-跟随一致性理论设计了多翼伞的协同空投制导算法,设计的制导算法只需要由领航翼伞跟踪前述整体规划航迹,其它翼伞跟随领航翼伞,即可实现协同编队空投的目标。跟随翼伞之间利用局部通信实现了彼此协同,降低了通信载荷。对多翼伞系统的虚拟结构协同编队空投制导问题进行了研究,领导-跟随协同空投算法存在单点故障的可能,因此本文设计了基于虚拟结构的协同编队制导算法,该制导算法不存在实际的领导者,所有翼伞都是跟随者,当虚拟结构沿着前述整体航迹运动时,各个翼伞跟随虚拟结构上对应点飞行,即可实现协同空投。本文的研究可为多翼伞系统的协同空投提供理论依据和参考,对实现大量物资的快速精确空投具有重要理论价值。
李龙恩[7](2019)在《局部伞绳收放对降落伞轨迹的影响与投放试验》文中提出降落伞是一种可展开式气动力减速装置,其具有质量轻、减速效果好、结构简单、工作可靠的优点,在航空航天领域得到大量应用,一直以来,主要使用降落伞实现气动减速,对于落点的控制主要依靠投放点控制实现。由于降落伞在下降过程中受到气流的干扰和自身特性等因素的影响,导致降落伞落点随机性较大,从而出现降落伞落点散布范围较大的情况。为了改善这种情况,本文采取主动控制手段来调整降落伞下降轨迹,使其能够有效缩小落点散布范围,因此,提出一种依靠局部伞绳收放方式来控制降落伞下降轨迹的方法。本文从降落伞可控机理出发,建立局部伞绳收放的降落伞六自由度模型,并开展了空投试验验证工作。通过CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对降落伞可控机理进行分析。研究中,利用CFD技术模拟降落伞不同姿态的下降过程,分析了降落伞局部伞绳长度改变后的气动力变化情况。进而对局部伞绳收放的降落伞进行受力分析,证明了降落伞的下降轨迹可控。基于CFD计算得到的气动数据,建立了基于刚体假设的物伞系统六自由度动力学模型,模型中考虑了附加质量对降落伞动力学的影响,而模型中的附加质量项,采用工程经验公式获得,模型建立后使用Matlab软件完成对所建模型的动力学仿真。为了验证收放局部伞绳可以控制降落伞及降落伞动力学模型的正确性,开展了大量的降落伞投放试验,具体包括:降落伞自由下降过程试验、局部伞绳收放的下降过程试验等。文中给出了具体的投放试验设计及物伞系统构成。投放试验结果表明:在降落伞下降过程中改变降落伞局部伞绳长度能够改变降落伞的下降轨迹,进而控制落点;将下降过程与数值仿真结果对比,两者表现出较好的规律一致性,验证了本文动力学模型的正确性。
刘鑫[8](2019)在《基于流固耦合方法的翼伞开伞过程仿真研究》文中认为翼伞拥有高升阻比、精准着陆性能和轻巧的结构特点使其在航空航天、民用、军事等领域得到广泛应用。开伞过程作为关键程序之一,其性能研究也成为了一项必要内容。目前开伞过程的研究多依赖于空投试验,展开机理认识有限,本文率先开展了基于ALE方法的翼伞开伞过程的流固耦合模拟研究。首先开展了翼伞开伞过程的ALE流固耦合方法的可行性数值试验。建立翼伞手风琴式折叠模型及流场模型,模拟了不同来流速度下降落伞开伞过程,研究了网格密度对数值结果的影响,获得了开伞过程中伞衣外形、开伞载荷及展长的动态变化情况,数值结果与文献试验结果较为一致,证明了ALE方法在翼伞流固耦合应用上的正确性和有效性。其次,针对风场条件下的翼伞开伞过程开展了ALE有限元方法研究。使用“复合边界”模拟风场条件,开展了不同风向的翼伞开伞过程的流固耦合数值模拟,得到了伞衣外形、等效应力、压力云图、伞衣载荷、展长等的动态变化,通过对计算过程及数值结果的对比分析,伞载系统随风向产生位移偏量,较高风速下,迎风条件能正常开伞,而背风和侧风条件会发生“失稳”。最后,模拟中幅收口控制的翼伞开伞过程。使用“阻尼控制”模拟收口绳,研究收口控制对开伞过程性能的影响对比了收口级数和收口配置不同的四种情况下的伞衣外形、开伞载荷和展长、气室宽度等变化得到该收口方式的减载和展开有序性控制规律,为翼伞收口技术的设计和应用研制提供了一些参考依据。
潘舜智[9](2019)在《基于IB-LBM方法的二维降落伞数值模拟方法研究》文中进行了进一步梳理格子玻尔兹曼方法(LBM)在宏观上是离散方法,在微观上是连续方法,因而被称为介观模拟方法。由于该方法易于编程实现,且容易实现并行计算,符合当下数值模拟的潮流与趋势,所以越来越受到国内外学者的关注和研究。在进行CFD模拟时,会遇到计算域网格划分的工作,而这项工作对于外形复杂、边界运动等情形往往会出现网格生成困难、网格重生成等问题。为了避免上述传统边界处理时出现的大工作量和额外的计算资源开销,本文采用浸没边界法(IBM)处理物面边界。该方法对于复杂外形处理以及运动边界问题的模拟有着不错效果,它大大降低了网格生成的工作量,而且一般不需要对网格进行重生成造成额外的计算资源的消耗。降落伞作为航空航天领域减速、救生装置由来已久。由于其结构变形十分复杂,纯粹的试验往往带来巨大的人力物力的消耗,半试验半经验的方式同样存在低效,高消耗的特点。随着计算机计算能力的提高,对降落伞进行数值模拟变得越来越受欢迎。本文结合浸没边界法(IBM)和格子玻尔兹曼方法(LBM)尝试对二维降落伞的开伞过程这样一个流固耦合问题进行数值模拟。本文前期在消化格子玻尔兹曼方法(LBM)以及浸没边界法(IBM)的基础上运用c++编程建立IB-LBM求解程序,先对一些标准问题进行数值模拟验证程序的可靠性,再建立降落伞的二维结构模型,两者结合最终实现对二维降落伞开伞过程进行初步的数值模拟。
孙浩然[10](2018)在《基于脉冲子结构方法的航天器结构动响应分析》文中进行了进一步梳理在现代航天工业中,航天器结构动力学响应特性是航天器结构设计的重要指标,其直接反映航天器的结构安全性能及有效载荷的力学环境条件,关系任务成败。现代航天工业追求高性能、低冗余、高可靠性,这要求对航天器实际工作环境进行多工况、多任务分析。实物模拟试验成本高、且难模拟复杂实际工作环境,无法适应多任务分析要求。随着计算能力的提高以及数值模拟技术的发展,数值模拟已经成为航天器结构动响应分析的主要手段。但随着航天器结构不断复杂化,数值计算量不断增加,传统有限元直接分析难以应对多任务、多工况的需求。本文采用有限元子结构-脉冲子结构综合减缩方法,针对火星探测器在进入、下降、着陆段弹、开伞过程的受力特点,开展多工况动力学分析,同时对ABAQUS进行二次开发,在ABAQUS平台下实现有限元子结构-脉冲子结构综合减缩方法完整分析流程。本文主要内容如下:(1)对时域子结构方法、复杂航天器动力学分析的发展及现状进行总结,并对以ABAQUS软件平台二次开发为基础的数值模拟的发展及现状进行详细介绍。(2)介绍脉冲子结构方法的基本理论,以处理单自由度系统的杜哈梅积分为出发点,介绍了适用于多自由度系统的脉冲响应函数矩阵、界面相容条件及运动综合方程,讨论了脉冲激励的数值施加方式;详细给出脉冲子结构与有限元子结构的综合方法的数值格式;得到基于脉冲子结构与有限元子结构的综合减缩方法的结构动响应完整分析流程。(3)介绍火星探测器组成及进入、减速、着陆过程,据此建立火星探测器在弹、开伞过程中动响应分析有限元模型,考虑到在弹、开伞过程中涉及的多种背罩载荷施加方式以及探测器结构参数修改设计的工程需求,建立火星探测器有限元子结构-脉冲子结构综合减缩模型,在保证精度的前提下,大幅度缩减计算自由度,提高计算效率,并在典型工况下通过与完整有限元模型对比,验证其有效性。(4)在火星探测器有限元子结构-脉冲子结构综合减缩模型基础上,对探测器弹伞和开伞状态进行多工况、多任务的动力学响应分析,首先合理简化弹伞和开伞载荷,并施加在探测器背罩有限元模型中,其次对弹伞和开伞标准工况进行仿真分析;最后分析弹伞激励力峰值持续时间、开伞状态吊点数以及材料刚度等因素的影响。由于减缩模型的引入,极大缩短了响应求解耗时,使得涉及众多分析任务的结构动响应影响因素分析能够得以开展,进而可以指导探测器结构设计。(5)考虑到建立用于动响应分析的完整有限元子结构-脉冲子结构综合减缩模型具体实施复杂的问题,通过ABAQUS的二次开发,将有限元子结构-脉冲子结构综合分析的全流程集成到ABAQUS平台中,有效提升建模效率,并通过数值算例验证其有效性。
二、降落伞载荷分析介绍(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、降落伞载荷分析介绍(论文提纲范文)
(1)火星盘缝带伞超声速风洞试验结果分析(论文提纲范文)
0 引 言 |
1 风洞试验介绍 |
1.1 试验降落伞 |
1.2 柔性传感器 |
1.3 试验工况 |
2 阻力系数分析 |
2.1 计算模型 |
2.2 阻力系数结果 |
3 摆动角分析 |
3.1 纹影结果 |
3.2 摆动状态分析 |
4 伞绳载荷分析 |
4.1 柔性传感器标定 |
4.2 传感器误差分析 |
4.3 伞绳载荷计算 |
5 结 论 |
(2)超音速火星探测器—降落伞系统流固耦合数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
缩写符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目的和意义 |
1.3 降落伞系统研究的文献综述 |
1.3.1 降落伞系统理论研究进展 |
1.3.2 降落伞系统实验研究进展 |
1.3.3 降落伞系统数值模拟研究进展 |
1.4 待解决的主要问题 |
1.5 本文主要研究内容 |
2 数值方法 |
2.1 引言 |
2.2 流体控制方程以及湍流模型 |
2.2.1 三维Navier-Stokes方程 |
2.2.2 湍流模型 |
2.2.2.1 大涡模拟方法 |
2.2.2.2 亚格子模型 |
2.3 离散方法 |
2.3.1 空间离散 |
2.3.2 时间离散 |
2.4 激波处理方法 |
2.5 动边界算法 |
2.5.1 浸没边界法 |
2.5.2 Level-set方法 |
2.6 网格技术 |
2.6.1 网格性质 |
2.6.2 网格生成 |
2.6.3 网格插值 |
2.6.4 网格边界条件 |
2.6.5 网格迭代计算 |
2.7 本章小结 |
3 超音速火星探测器-刚性降落伞系统数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 三维探测器-刚性降落伞系统模型 |
3.3 数值模拟方法 |
3.3.1 数值模拟参数设置 |
3.3.2 网格生成和收敛性验证 |
3.3.3 算法验证 |
3.4 刚性降落伞系统气动性能以及流场特性分析 |
3.4.1 探测器-刚性降落伞系统周期性变化特征 |
3.4.2 探测器对刚性降落伞系统气动性能的影响 |
3.4.3 马赫数对刚性降落伞系统气动性能的影响 |
3.5 本章小结 |
4 超音速火星探测器-柔性降落伞系统的数值模拟 |
4.1 引言 |
4.2 三维探测器-柔性降落伞系统模型 |
4.3 数值模拟模型 |
4.3.1 伞衣结构模型 |
4.3.2 悬挂伞绳模型 |
4.4 流固耦合方法 |
4.5 计算参数设置及网格生成 |
4.6 降落伞系统气动性能分析以及算法验证 |
4.7 探测器对柔性降落伞系统气动性能的影响 |
4.8 拖尾比对柔性降落伞系统气动性能的影响 |
4.9 马赫数对柔性降落伞系统气动性能的影响 |
4.10 本章小结 |
5 探测器-柔性降落伞系统涡动力学分析 |
5.1 引言 |
5.2 涡的识别 |
5.3 柔性降落伞系统涡动力学分析 |
5.4 探测器对柔性降落伞系统涡结构的影响 |
5.5 拖尾比对柔性降落伞系统涡结构的影响 |
5.6 马赫数对柔性降落伞系统涡结构的影响 |
5.7 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(3)火星EDL动力学建模与制导控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 火星EDL方案 |
1.3 火星EDL动力学研究现状 |
1.4 火星进入、着陆制导方法研究现状 |
1.4.1 进入制导方法 |
1.4.2 着陆制导方法 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 火星环境与着陆器模型 |
2.1 引言 |
2.2 坐标系统 |
2.2.1 坐标系定义 |
2.2.2 坐标系之间的关系及其转换 |
2.3 着陆巡视器与降落伞构型 |
2.4 火星大气模型 |
2.5 着陆巡视器飞行过程中的力学环境 |
2.5.1 火星引力 |
2.5.2 着陆器气动力 |
2.5.3 降落伞气动力 |
2.5.4 其余作用力 |
2.6 本章小结 |
第3章 火星进入、下降与着陆过程动力学建模 |
3.1 引言 |
3.2 着陆巡视器六自由度动力学建模 |
3.2.1 质心平动动力学方程 |
3.2.2 质心平动运动学方程 |
3.2.3 绕质心转动动力学方程 |
3.2.4 绕质心转动运动学方程 |
3.3 伞-着陆器组合体动力学建模 |
3.3.1 降落伞模型 |
3.3.2 伞-着陆器组合体模型 |
3.3.3 仿真分析 |
3.4 大底沿导轨分离时大底-着陆器组合体动力学建模 |
3.4.1 沿导轨相对运动方程 |
3.4.2 组合体动力学方程 |
3.4.3 大底、着陆器运动模型 |
3.4.4 仿真分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 EDL制导控制方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 大气进入制导 |
4.2.1 进入制导方案 |
4.2.2 参考轨迹设计 |
4.2.3 终端控制器设计 |
4.2.4 横向制导律 |
4.2.5 仿真分析 |
4.3 动力下降制导 |
4.3.1 多项式制导 |
4.3.2 悬停、机动与下降制导 |
4.3.3 仿真分析 |
4.4 姿态控制算法 |
4.4.1 干扰观测器 |
4.4.2 脉宽调制器 |
4.4.3 仿真分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 火星EDL仿真分析与优化设计 |
5.1 引言 |
5.2 火星进入仿真分析 |
5.2.1 降落伞开伞控制条件设计与分析 |
5.2.2 蒙特卡洛统计分析 |
5.3 火星伞降仿真分析 |
5.3.1 大底分离触发条件分析 |
5.3.2 蒙特卡洛统计分析 |
5.4 火星着陆仿真分析 |
5.4.1 背罩规避策略 |
5.4.2 蒙特卡洛仿真分析 |
5.5 火星EDL全过程弹道分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)圆形降落伞下降轨迹控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 降落伞动力学研究现状 |
1.2.2 降落伞主动控制研究现状 |
1.3 本文研究内容及章节安排 |
2 物伞系统动力学建模 |
2.1 引言 |
2.2 坐标系定义及转换 |
2.3 降落伞的附加质量 |
2.4 物伞系统的动力学方程 |
2.4.1 物伞系统六自由度动力学方程 |
2.4.2 物伞系统平面三自由度动力学方程 |
2.4.3 物伞系统空间三自由度动力学方程 |
2.5 本章小结 |
3 基于收放局部伞绳的降落伞下降轨迹控制 |
3.1 引言 |
3.2 收放局部伞绳的控制原理 |
3.2.1 降落伞可控机理分析 |
3.2.2 可控降落伞系统原理及构成 |
3.3 可控降落伞的轨迹控制 |
3.3.1 基于预测轨迹的包络设计 |
3.3.2 可控降落伞控制器设计 |
3.4 蒙特卡洛仿真 |
3.5 圆概率误差计算 |
3.6 本章小结 |
4 基于收放全局伞绳的降落伞下降轨迹控制 |
4.1 引言 |
4.2 收放全局伞绳的控制原理 |
4.3 基于全局伞绳收放的降落伞下降轨迹控制 |
4.4 基于伞绳收放联合控制的轨迹控制 |
4.5 本章小结 |
5 降落伞呼吸现象的抑制 |
5.1 引言 |
5.2 降落伞的呼吸现象 |
5.3 降落伞呼吸现象建模与仿真 |
5.4 基于收放全局伞绳的降落伞呼吸现象抑制 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(5)空降空投物伞耦合系统动力学及稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 降落伞空降空投模拟研究现状 |
1.2.1 降落伞系统数值模拟 |
1.2.2 动力学建模 |
1.2.3 复杂地形上空大气环境机理研究 |
1.2.4 研究现状总结 |
1.3 本文主要研究思路 |
第2章 空降空投过程通用数学模型 |
2.1 引言 |
2.2 建模基础 |
2.2.1 空投过程描述 |
2.2.2 坐标系定义 |
2.2.3 坐标系变换 |
2.2.4 旋转坐标系中矢量的导数 |
2.3 货物舱内运动及出舱运动阶段数学模型 |
2.3.1 模型结构与简化 |
2.3.2 基本假设 |
2.3.3 划分阶段 |
2.3.4 各阶段建模 |
2.4 货物主伞拉直阶段数学模型 |
2.4.1 基本假设与描述 |
2.4.2 货物方程 |
2.4.3 伞包方程 |
2.4.4 变质量计算和初始条件 |
2.5 货物主伞充气张满及稳定降落阶段数学模型 |
2.5.1 充气过程的阻力特性 |
2.5.2 附加质量模型 |
2.5.3 伞物状态描述 |
2.5.4 伞物系统动力学基本方程 |
2.5.5 受力、力矩及转动惯量 |
2.6 小结 |
第3章 空降空投数值仿真平台设计 |
3.1 引言 |
3.2 数值仿真模型 |
3.2.1 模块划分 |
3.2.2 各阶段仿真模型 |
3.2.3 数值计算 |
3.2.4 数学模型求解 |
3.3 求解器设计 |
3.3.1 求解器结构 |
3.3.2 数据输入和前处理 |
3.3.3 后处理 |
3.4 小结 |
第4章 算例与实验对比验证 |
4.1 引言 |
4.2 弹射座椅算例及试验验证 |
4.2.1 0km/h结果对比 |
4.2.2 250km/h结果对比 |
4.3 人员空降算例 |
4.4 货物空投算例 |
第5章 物伞稳定性分析 |
5.1 大气模型 |
5.2 仿真计算状态 |
5.3 弹射座椅稳定性分析 |
5.3.1 前向风的影响 |
5.3.2 侧向风的影响 |
5.3.3 大气垂直运动的影响 |
5.4 人员空降稳定性分析 |
5.4.1 前向风的影响 |
5.4.2 侧向风的影响 |
5.4.3 大气垂直运动的影响 |
5.4.4 稳定性判据 |
5.5 货物空投稳定性分析 |
5.5.1 前向风的影响 |
5.5.2 侧向风的影响 |
5.5.3 大气垂直运动的影响 |
5.5.4 稳定性判据 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
(6)自主导航多翼伞系统的协同空投研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 翼伞空投技术研究背景及意义 |
1.2 翼伞空投技术的研究现状 |
1.2.1 单翼伞系统运动特性 |
1.2.2 单翼伞系统数学建模 |
1.2.3 单翼伞系统航迹规划 |
1.2.4 单翼伞系统导航、制导与控制 |
1.2.5 多自主翼伞系统 |
1.3 多翼伞空投需要解决的主要问题 |
1.4 本文的主要研究工作和内容安排 |
第二章 翼伞建模及基于测试的模型参数辨识 |
2.1 翼伞系统9 自由度模型 |
2.1.1 载荷与伞体的运动学方程 |
2.1.2 载荷与伞体的动力学方程 |
2.1.3 翼伞后缘下偏对翼伞气动力学的影响 |
2.1.4 系统动态运动方程及MATLAB/SIMULINK建模 |
2.1.5 翼伞气动特性仿真结果 |
2.2 翼伞系统6 自由度模型 |
2.2.1 翼伞-载荷系统运动学方程 |
2.2.2 翼伞-载荷系统动力学方程 |
2.2.3 系统动态运动方程及MATLAB/SIMULINK建模 |
2.2.4 翼伞气动特性仿真结果 |
2.3 翼伞系统降阶模型 |
2.3.1 惯性坐标系下的降阶模型 |
2.3.2 风固定坐标系下的降阶模型 |
2.4 基于测试的翼伞模型参数辨识 |
2.4.1 模型参数辨识原理 |
2.4.2 翼伞测试控系统总体方案 |
2.4.3 基于测试的模型参数辨识算法具体实现 |
2.5 本章小结 |
第三章 多翼伞系统整体航迹规划 |
3.1 简单归航 |
3.2 基于伪谱法的最优控制航迹规划 |
3.2.1 翼伞质点模型 |
3.2.2 问题描述 |
3.2.3 问题求解 |
3.2.4 仿真实验及分析 |
3.3 基于遗传算法的分段归航航迹规划 |
3.3.1 问题描述 |
3.3.2 问题求解 |
3.3.3 仿真结果及分析 |
3.4 最优航迹规划与分段归航的对比 |
3.5 本章小结 |
第四章 多翼伞系统协同多航迹规划 |
4.1 问题描述 |
4.1.1 多翼伞质点模型 |
4.1.2 翼伞空投可行域 |
4.1.3 多翼伞空投航迹规划定义 |
4.2 基于遗传算法的多翼伞航迹规划 |
4.2.1 多目标约束条件 |
4.2.2 目标函数 |
4.3 多翼伞航迹规划遗传算法实现 |
4.3.1 航迹矩阵实数编码 |
4.3.2 种群初始化 |
4.3.3 遗传操作 |
4.3.4 算法终止准则 |
4.4 多翼伞航迹规划遗传算法仿真实验 |
4.4.1 仿真参数设置 |
4.4.2 仿真结果分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于一致性的多翼伞系统协同编队制导研究 |
5.1 多智能体概念 |
5.2 图论基础 |
5.3 多翼伞系统模型 |
5.4 领航翼伞航迹跟踪算法 |
5.5 多翼伞系统编队制导算法 |
5.5.1 多翼伞编队协同控制器设计 |
5.5.2 多翼伞编队系统稳定性分析 |
5.6 多翼伞系统编队飞行仿真结果 |
5.7 本章小结 |
第六章 基于虚拟结构的多翼伞系统协同编队制导研究 |
6.1 相关的工作 |
6.2 编队误差运动学模型 |
6.3 编队制导律设计 |
6.3.1 虚拟结构参考队形生成 |
6.3.2 虚拟结构编队制导律设计及稳定性分析 |
6.4 仿真结果及分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(7)局部伞绳收放对降落伞轨迹的影响与投放试验(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 降落伞研究现状 |
1.2.1 降落伞流固耦合研究 |
1.2.2 降落伞动力学研究 |
1.2.3 降落伞试验研究 |
1.2.4 降落伞的主动控制技术研究 |
1.3 本文研究内容及章节安排 |
2 降落伞可控机理分析 |
2.1 收缩局部伞绳后降落伞的受力分析 |
2.2 圆形降落伞气动系数计算 |
2.2.1 圆形降落伞模型及数值计算工况 |
2.2.2 圆形降落伞气动系数随速度变化规律 |
2.2.3 圆形降落伞气动系数随攻角变化规律 |
2.3 收缩降落伞局部伞绳后的CFD计算 |
2.4 本章小结 |
3 收放局部伞绳降落伞动力学建模与仿真 |
3.1 降落伞的附加质量 |
3.1.1 附加质量定义 |
3.1.2 降落伞附加质量的表示 |
3.1.3 附加质量计算 |
3.2 降落伞的动力学模型 |
3.2.1 降落伞的坐标系定义及坐标转换 |
3.2.2 降落伞的动力学方程 |
3.2.3 降落伞的运动学方程与导航方程 |
3.3 降落伞动力学仿真与特性分析 |
3.3.1 降落伞无初始扰动的自由下降过程仿真 |
3.3.2 降落伞有初始扰动的自由下降过程仿真 |
3.3.3 降落伞收放局部伞绳的下降过程仿真 |
3.4 本章小结 |
4 降落伞投放试验 |
4.1 试验系统构成与试验设计 |
4.1.1 试验系统构成 |
4.1.2 试验设计 |
4.2 降落伞投放试验数据分析 |
4.2.1 自由下落试验 |
4.2.2 收缩局部伞绳的投放试验 |
4.2.3 降落伞遥控投放试验 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)基于流固耦合方法的翼伞开伞过程仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 翼伞的发展 |
1.1.2 翼伞的应用 |
1.1.3 本文研究意义 |
1.2 相关领域研究进展 |
1.2.1 翼伞开伞过程理论研究 |
1.2.2 ALE方法在开伞过程应用 |
1.2.3 翼伞开伞控制技术 |
1.3 本文研究内容 |
第二章 翼伞充气过程数值模拟理论基础 |
2.1 折叠建模方法 |
2.1.1 曲面变形 |
2.1.2 矩阵变换折叠 |
2.2 ALE方法 |
2.2.1 控制方程 |
2.2.2 耦合算法 |
2.2.3 接触算法 |
2.3 有限流场域方法 |
第三章 翼伞开伞过程模拟方法及验证 |
3.1 研究对象和数值模型 |
3.1.1 翼伞折叠建模 |
3.1.2 流场域建模 |
3.1.3 计算工况及边界条件 |
3.2 方法验证 |
3.3 结果分析 |
3.3.1 流场分析 |
3.3.2 结构场分析 |
3.3.3 伞载系统运动特性 |
3.3.4 开伞速度影响分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 风场条件下开伞过程影响分析 |
4.1 模拟方案 |
4.2 研究工况 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 结构场分析 |
4.3.2 流场分析 |
4.3.3 伞载系统运动特性 |
4.4 本章小结 |
第五章 开伞过程中幅收缩控制分析 |
5.1 收口绳失效模拟方案 |
5.2 计算模型 |
5.3 收口控制的对比分析 |
5.3.1 充气效果对比 |
5.3.2 开伞动载对比 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(9)基于IB-LBM方法的二维降落伞数值模拟方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 IB-LBM方法 |
1.2.1 格子波尔兹曼方法(LBM) |
1.2.2 浸没边界法(IBM) |
1.3 降落伞 |
1.3.1 降落伞数值模拟发展历程 |
1.4 本文主要工作及意义 |
1.4.1 本文主要工作 |
1.4.2 本文的意义 |
第二章 IB-LBM方法 |
2.1 引言 |
2.2 格子波尔兹曼方法(LBM) |
2.2.1 波尔兹曼方程(BE) |
2.2.2 碰撞算子简化 |
2.3 浸没边界法(IBM) |
2.3.1 IB-LBM计算流程 |
2.3.2 由拉格朗日节点确定欧拉节点的算法 |
2.3.3 边界力源项f的计算 |
2.4 本章小结 |
第三章 IB-LBM方法算例验证 |
3.1 定常圆柱绕流 |
3.2 非定常圆柱绕流 |
3.3 亚临界圆柱绕流 |
3.3.1 大涡数值模拟方法(LES) |
3.3.2 LBM-LES |
3.3.3 Re=3900圆柱绕流数值模拟 |
3.4 主动振荡圆柱绕流 |
3.5 涡致振荡圆柱绕流 |
3.6 本章小结 |
第四章 二维降落伞流固耦合数值模拟 |
4.1 现有方法 |
4.2 质量弹簧阻尼结构模型(MSD) |
4.2.1 CALA方法 |
4.2.2 MSD模型方程数值离散 |
4.3 MSD-IB-LBM程序 |
4.4 降落伞流固耦合数值模拟 |
4.4.1 物理量转换 |
4.4.2 流场计算基本信息 |
4.4.3 降落伞初始外形 |
4.4.4 开伞过程数值模拟 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 工作总结 |
5.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(10)基于脉冲子结构方法的航天器结构动响应分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 脉冲子结构方法综述 |
1.3 探测器结构动响应分析研究现状 |
1.4 有限元分析软件平台概述 |
1.5 本文的研究工作及内容安排 |
第2章 基于FEM-IBS的结构动力学响应分析方法 |
2.1 引言 |
2.2 脉冲子结构方法 |
2.2.1 脉冲子结构的运动描述 |
2.2.2 子结构界面相容条件及运动综合 |
2.3 FEM-IBS方法 |
2.3.1 子结构运动描述及运动综合 |
2.3.2 运动方程离散求解 |
2.4 基于FEM-IBS方法的结构动响应分析流程 |
2.5 本章小结 |
第3章 火星探测器FEM-IBS模型建立 |
3.1 引言 |
3.2 火星探测器EDL过程及其组成 |
3.2.1 火星探测器EDL过程 |
3.2.2 火星探测器组成 |
3.3 火星探测器有限元模型建立 |
3.4 火星探测器脉冲子结构模型建立 |
3.5 脉冲子结构模型计算效率及精度分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 火星探测器弹/开伞过程动响应分析 |
4.1 引言 |
4.2 典型工况选取 |
4.2.1 弹伞工况 |
4.2.2 开伞工况 |
4.3 弹伞状态动响应分析 |
4.3.1 弹伞峰值持续时间影响分析 |
4.3.2 加强梁材料影响分析 |
4.4 开伞状态动响应分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于ABAQUS的 FEM-IBS方法二次开发 |
5.1 引言 |
5.2 UAMP子程序接口及二次开发 |
5.3 数值算例 |
5.3.1 弹簧质量块系统 |
5.3.2 固支梁系统 |
5.4 本章小结 |
第6章总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 本文的贡献及创新之处 |
6.3 有待进一步研究的问题 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
四、降落伞载荷分析介绍(论文参考文献)
- [1]火星盘缝带伞超声速风洞试验结果分析[J]. 黄明星,王文强,李健,王立武. 宇航学报, 2021(09)
- [2]超音速火星探测器—降落伞系统流固耦合数值模拟研究[D]. 龚升. 大连理工大学, 2021
- [3]火星EDL动力学建模与制导控制方法研究[D]. 陈正. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [4]圆形降落伞下降轨迹控制研究[D]. 马瑞鑫. 大连理工大学, 2020(02)
- [5]空降空投物伞耦合系统动力学及稳定性研究[D]. 梁旭东. 沈阳航空航天大学, 2019(04)
- [6]自主导航多翼伞系统的协同空投研究[D]. 陈奇. 南京航空航天大学, 2019
- [7]局部伞绳收放对降落伞轨迹的影响与投放试验[D]. 李龙恩. 大连理工大学, 2019(02)
- [8]基于流固耦合方法的翼伞开伞过程仿真研究[D]. 刘鑫. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [9]基于IB-LBM方法的二维降落伞数值模拟方法研究[D]. 潘舜智. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [10]基于脉冲子结构方法的航天器结构动响应分析[D]. 孙浩然. 北京理工大学, 2018(07)