涡环旋转伞开伞稳定性及减速导旋运动特性研究

通过理论分析和伞塔投放试验方法,研究了涡环旋转伞的开伞充气稳定性及其减速导旋运动特性。基于交汇摄影测速法及姿态存储测量法,获得了不同伞衣幅结构及伞绳连接方式对涡环旋转伞系统减速导旋运动的影响规律。试验结果表明,涡环旋转伞系统的平衡转速和平衡落速存在匹配关系,其比值k约为定值,提高该比值的关键是提高涡环旋转伞的导旋力矩,并且当载物的质量一定时,伞衣幅面积与平衡转速和落速成反比,而前后伞绳差的增大可以提高涡环旋转伞系统的平衡转速。

末敏弹旋转伞──弹系统阻力模型研究

采用本敏弹伞一弹系统4自由度质点弹道模型，深入分析了该系统在稳态和非稳态两种条件下运动规律的差异及形成的原因。针对本敏弹旋转扫描伞一弹系统的运动特点，提出了一般条件下计算旋转扫描伞阻力系数的经验公式。实例计算表明，用该阻力模型进行弹道计算得出的结果与系统稳态和非稳态运动条件下试验结果完全一致，该阻力模型具有较好的实用价值。

涡环旋转伞流固耦合特性分析

以一种典型的涡环旋转伞为研究对象,采用任意拉格朗日-欧拉流固耦合方法模拟其在无限质量条件下的充气展开过程。计算得到了涡环旋转伞的充气展开和转速、开伞动载等时程变化曲线以及稳态阶段伞周围流场变化规律、伞衣织物的结构强度等流固耦合特性。结果表明:涡环旋转伞在来流12m/s时稳定转速约为3.1r/s,伞衣幅充满外形饱满,与伞塔试验结果吻合;稳态阶段涡环旋转伞上方产生大量涡核,涡核中心的连线类似于空间螺旋线;涡环旋转伞的阻力系数大于一般结构轴对称降落伞;伞衣幅与伞绳连接区域以及边缘区域应力明显高于伞衣幅平均应力水平。

涡环旋转伞系统开伞充气过程仿真研究

涡环旋转伞是一种典型的旋转降落伞,可靠充气展开是其旋转稳定工作的前提。文章以一种典型涡环旋转伞系统为研究对象,采用任意拉格朗日-欧拉流固耦合方法研究了无限质量和低速气流条件下的开伞充气展开过程。获得了充气过程中伞衣幅和伞绳的动态变化过程以及开伞动载、伞衣展开直径、伞绳拉力等时程变化规律。结果表明,非轴对称结构的涡环旋转伞系统在合适的开伞条件下,短时间内可实现稳定旋转,并具有良好可靠性。研究结果对旋转伞系统的减速导旋机理及其结构优化设计具有参考意义。

旋转伞-子弹系统动力学建模与仿真

为了更精确地模拟旋转伞-子弹系统的运动,基于第一类拉格朗日方程,建立了5刚体动力学模型并进行仿真计算。将伞绳处理为阻尼弹簧,将伞、弹等处理为刚体,用质心坐标和欧拉角作为广义坐标表达各刚体的位置,给出了约束方程,求解广义力;建立了伞-弹系统动力学方程。利用模型对伞-弹系统的零初速下落过程进行仿真计算,得到子弹的转速及扫描角变化曲线,并设计伞塔试验对计算结果进行验证。对某末敏子弹系统的稳态工作过程进行模拟计算,结果表明,5刚体模型能较真实地模拟末敏子弹稳态扫描段的弹道特性,可为智能弹药系统的总体设计提供参考。

涡环旋转伞系统减速导旋效率研究

为了解涡环旋转伞的减速导旋特性,提高旋转伞系统的减速导旋效率,以满足某些载物工作状态对转速、落速的苛刻需求,设计一种由涡环旋转伞和圆形减速伞构成的组合伞系统。制作单伞系统和组合伞系统的试验模型,分别进行伞塔试验。基于伞塔试验的高速摄影和图像处理技术,提取伞物系统的弹道数据点,结合弹道模型,用最小二乘法拟合时间弹道数据,得到单伞系统和组合伞系统的极限速度和阻力特征。基于姿态存储测量法,获得伞物系统的转速变化规律。对单伞系统和组合伞系统的弹道规律及减速导旋效率等数据进行对比分析,提出可有效提高旋转伞系统转速落速比的方法。结果表明:对高速录像进行图像处理可简单快速有效地提取伞物系统的极限速度和阻力特征;单具涡环旋转伞可提供更大扭矩,使载物旋转加速度更大,其导旋效率高;组合伞可提供更大阻力,使载物极限落速更低,其减速效率高;组合伞系统的转速落速比更大,整体性能优于单伞系统。

涡环旋转伞充气过程及气动特性分析

为了探索灵巧子弹药的减速导旋伞——涡环旋转伞的充气性能和气动特性,利用任意拉格拉日-欧拉流-固耦合方法,模拟一种典型涡环旋转伞在无限质量和低速气流条件下的充气过程,得到伞衣动态变化过程、转速和投影直径时程变化曲线及充满后稳态下的流场变化特性。将充满伞衣幅的有限元模型转化为气动特性仿真模型,利用计算流体力学方法得到涡环旋转伞在低速气流作用下的气动力参数及流场流线、压力分布等特性。将两种方法得到的结果进行对比分析,结果表明:涡环旋转伞在来流12 m/s时能顺利充气展开并实现旋转,伞衣幅充满外形饱满,稳定转速约为3.3 r/s;阻力系数为1.36,大于一般结构轴对称降落伞;导旋力矩系数为0.87;流场分布具有中心对称性。

横风对涡环旋转伞系统运动的影响

涡环旋转伞是一种常见的旋转降落伞,下落运动过程受横风的影响严重。基于伞塔实验的高速摄影和图像处理技术,提取涡环旋转伞系统水平和竖直方向的弹道数据点,结合弹道模型,利用遗传算法对气动力参数进行识别。文章分析了横风对涡环旋转伞系统弹道特性的影响,结果表明:涡环旋转伞的轴向力系数为1.02,大于一般其他类型伞;涡环旋转伞系统在横风作用下能很快达到稳定;横风对系统运动轨迹的影响较大,对落速和转速的影响较小。

旋转牵引式降落伞弹射系统动力学仿真与分析

为了缩短降落伞开伞时间,对无人机降落伞弹射系统进行了研究。通过高速旋转方式,采用牵引球将降落伞伞口牵引开,增大伞口初始面积,加速气流进入伞内。使用Solidworks进行三维建模后,导入Adams进行运动学仿真,对仿真结果进行分析。结果发现,牵引球在弹射出仓后做斜抛运动,在4个方位散开,其运动方式和运动轨迹符合设想。结果表明:增大电机转速可以增大牵引球在水平方向的速度和位移,增大弹簧刚性系数可以增大牵引球在竖直方向上的速度和位移;理想状态下,最佳电机转速为2 000°/s,弹簧刚度系数为80 N/m;与以往系统相比,该无人机回收伞降系统开伞时间仅为1.403 3 s,开伞用时至少缩短了0.5 s。

旋转降落伞系统角运动及稳定性分析

基于经典弹道方程,建立了旋转伞系统的复偏角方程和复摆动方程,研究了旋转伞系统在小扰动下的角运动规律。在此基础上,给出旋转伞系统角运动的扰动方程,分析了伞系统主要参数——阻力系数、导旋力矩系数、伞特征长度及载物质量等对运动稳定性的影响。结果表明:旋转伞系统的运动稳定性优于非旋转伞系统;旋转伞系统的运动稳定性与转速、伞特征长度、载物质量等参数密切相关。研究结果可为旋转伞系统的设计和应用提供参考。

工业煤粉锅炉中间仓落料冲击现象分析及解决方案

工业煤粉锅炉在煤粉储仓向中间仓卸料过程中,经常出现炉膛负压波动增大的现象,带来安全隐患;煤粉燃料供给不稳定是引起炉膛负压波动增大的原因之一。为解决此问题,结合工业煤粉锅炉系统中对供料稳定性与均匀性的要求,以能量守恒定律与动量定理进行分析;认为引起波动的主要因素为煤粉的自由落体运动对物料面产生不均匀冲击,并传导至中间仓底部,导致中间仓底部的煤粉堆密度不断变化,使得下游螺旋供料器的实际受料量随之改变,引起供料不稳定。以增加煤粉在中间仓的流动路程为设计原则,重新设计中间仓的内部结构,增加了伞帽的设计。经过实际测试,证明中间仓内部结构的改造有效,但实际应用中,伞帽的设计仍有改进空间。最后结合实际运行维护的便利性及可操作性,提出了在中间仓内部设计固定伞帽配合导流板方案,使中间仓的内部结构满足理论需要,具备可操作性,有效缓解了落料冲击的问题。

巴黎天文馆建议的启示

今年第一期的苏联《星火》杂志上发了一篇短文说,巴黎天文馆建议生产一种新颖的教具伞。这种伞的大小结构与普通伞无异,不同的只是图案:在伞的内侧印上在中纬度地区可以见到的星空,并标有主要星座的名称。晴朗的夜晚,将伞打开,伞尖对准北斗星,然后旋转伞把,使伞顶内侧印制的星座图与星空相对应,如此“按图索骥”,便不难识别星座了。

摇头飞椅挠性吊挂件的安全可靠性比对分析

摇头飞椅挠性吊挂件的常用方式是圆环链或钢丝绳。本文以圆环链和钢丝绳为研究对象,从承载能力、抗挤压和碰撞能力等几个方面对其使用过程中的安全可靠性进行了比对分析,并就如何提高挠性吊挂件在使用过程中的安全可靠性提出了相关建议。