无人机伞降回收过程动力学建模与仿真

文章以无人机的降落伞回收系统为研究对象,通过对伞降回收过程中各阶段动力学特性的分析,推导了便于编程实现的矢量形式降落伞-飞行器二体系统动力学模型。在此基础上,给出了利用MAT-LAB环境的面向对象和并行计算特性搭建无人机回收过程蒙特卡罗仿真环境的一种实现方案。最后,根据仿真计算的结果对某无人机在不同条件下的回收安全性、落点散布特性等进行了计算分析,为后续总体设计方案的验证、改进和优化提供了参考依据。

一种伞衣织物透气性快速预测算法

伞衣织物透气性是决定降落伞气动特性的重要因素,因此快速而准确地预测伞衣织物透气性将能够有效减少透气性试验次数并提高降落伞仿真计算可靠性。文章根据降落伞伞衣织物材料的结构特点,基于多孔介质透气性理论提出了一种伞衣织物透气性预测算法,该算法可以在缺乏透气量试验数据的情况下,仅根据伞衣织物厚度和标准透气量大小快速计算得到该伞衣的透气性曲线(压差–透气量曲线)。应用该算法对多种国际上常见伞衣织物材料的透气性进行了计算,并给出了相应透气性参数预测结果。为进一步分析该预测算法的可靠性和适用范围,基于任意拉格朗日–欧拉方法建立了织物透气性仿真试验流固耦合模型,将上述预测得到的织物透气性参数用于仿真试验中,并将预测结果与试验数据进行了对比分析。结果表明,文章提出的算法对常见伞衣织物在中低压差下的透气量具有较好的预测精度,能够方便快速地预测各类不同伞衣织物在降落伞工作过程中的透气性能,可被用于降落伞的工程设计、性能计算、仿真分析等工作之中。

基于多体动力学的大型翼伞系统飞行仿真分析

飞行动力学分析是大型翼伞系统设计及归航方案研究的重要基础。为此,提出了基于多体系统动力学理论的大型翼伞系统飞行动力学仿真分析方法,给出了相应的多体系统模型,建立了系统的运动学约束方程组和飞行动力学变分方程组。通过引入拉格朗日乘子,获得了大型翼伞系统封闭的飞行动力学方程组,对某大型翼伞系统的飞行动力学过程进行了仿真计算。结果表明,与小型翼伞系统相比,大型翼伞系统的稳定滑翔速度大、抗外界干扰能力强、转弯半径大、转弯周期长、操纵响应慢。此外,风速和风向对大型翼伞系统的飞行轨迹和着陆点的位置有明显影响。对于同一具翼伞,回收物重量和初始高度是影响留空时间的主要因素。所提方法可以有效、准确地应用于大型翼伞系统的飞行动力学仿真分析。