四旋翼无人机特种弹药悬停发射动力学研究

以某挂载多管发射器的小型四旋翼无人机为研究对象,为研究特种弹药发射对四旋翼无人机飞行稳定性造成的影响,建立了特种弹药发射内弹道模型,通过内弹道编程计算获得了该发射器发射某特种弹药产生的后坐冲量。基于牛顿-欧拉方程建立了无人机及多管发射器的六自由度动力学模型,通过Simulink建模计算,获得了四旋翼无人机及多管发射器的姿态与位置变化数据,计算和试验结果符合较好。研究表明:在多种发射工况下,基于PID控制器控制下的四旋翼无人机皆能安全实现特种弹药悬停发射;改变四旋翼无人机机身受到的后坐冲量大小进行数值计算,可得到四旋翼无人机悬停状态下实现安全发射所受到的后坐冲量理论阈值;为四旋翼无人机及挂载多管发射器的研制提供了理论和数据支撑。

考虑协调接触的圆兜孔圆柱滚子轴承动力学研究

针对接触廓形高度密合的滚子-兜孔圆弧面、滚子-兜孔端面、滚子-挡边等协调接触副,基于Winkler弹性基础模型,提出一种协调接触建模方法,然后结合牛顿-欧拉动力学理论,提出考虑协调接触的圆兜孔圆柱滚子轴承的六自由度动力学建模方法,通过与文献结果和实验数据对比,验证了建模方法的有效性,在此基础上仿真研究了保持架质量偏心和内外圈角度不对中对保持架打滑/涡动、滚子打滑/偏歪斜、滚子-兜孔碰撞以及滚子-挡边碰撞的影响,结果表明:保持架质量径向偏心会加剧保持架和滚子的打滑,但有助于提高保持架涡动的稳定性,而轴向偏心会引起滚子的偏歪斜,当轴向偏心与径向偏心叠加时,滚子与兜孔、挡边更易产生边缘碰撞;内外圈角度不对中也容易引起滚子的偏歪斜,以及滚子与兜孔、挡边的边缘碰撞,但可明显降低保持架和滚子的打滑。

平流层飞艇建模关键问题研究

飞艇为大惯性飞行器,其建模可以仿照普通飞行器的方法,但要多考虑一些问题:坐标原点取在体积中心而非重心引起的速度、重力及重力矩、转动惯量及惯性积的变换;由于大惯性导致的附加质量计算;飞艇升空及降落对浮力及飞艇质量的影响等。以此为基础,建立了飞艇的六自由度动力学模型。经仿真验证,模型能准确描述飞艇实际情况。

近空间飞行器再入段载荷特性分析

针对近空间飞行器再入段载荷问题,考虑地球曲率和自转的影响,建立飞行器六自由度动力学模型和载荷模型,进行飞行器载荷特性研究。分析了开环状态下飞行器的载荷构成,以及在大飞行包线内飞行器载荷的变化规律;考察了质量变化以及舵面控制状态下舵偏速度、最大舵偏角等因素对飞行器载荷特性的影响。研究结果表明,再入高超声速飞行器的过载分析必须考虑地球曲率和自转的影响,飞行器的过载对高度、速度和最大舵偏角敏感性强;采用重心过载在机体低速转动时可以表征飞行器全局过载,飞行器质量变化及相应的重心偏移对飞行器载荷有一定影响;不同舵偏模式及速度、角度对于整体载荷有较大影响。