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题名空基回收无人机头部扰流场CFD仿真与分析
被引量:4
- 1
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作者
陈嘉
李雪兵
徐忠楠
邢卓琳
苏子康
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机构
南京航空航天大学
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出处
《航空科学技术》
2022年第10期103-110,共8页
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基金
国家自然科学基金(61903190)
航空科学基金(2019ZA052006)
+2 种基金
江苏省自然科学基金(BK20190401)
中国博士后科学基金资助项目(2020M681588)
江苏省博士后科研资助计划(2021K428C)。
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文摘
针对空基回收过程中无人机头部扰流近距对浮标产生显著干扰、影响对接安全和效率的问题,本文运用计算流体力学(CFD)软件对无人机头部扰流特性及影响进行仿真与分析。首先,借助SolidWorks软件对无人机和浮标进行三维建模;其次,运用CFD软件围绕无人机头部和浮标模型建立外流场计算域并对其进行网格划分及迭代计算;再次,模拟仿真多组浮标与无人机间典型相对位置情况下的机头-浮标附近速度场、压力场和拖曳浮标所受扰动力数据;最后,基于上述试验数据,对比分析了无人机头部流场内气流速度及对浮标扰动力变化规律。本文探讨内容可为进一步提高缆绳拖曳浮标稳定与空中对接控制精度提供参考依据。
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关键词
空基回收
空中对接
头部扰流
无人机
计算流体力学
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Keywords
aerial recovery
aerial docking
bow wave
UAV
CFD
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分类号
V249
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名伸缩套臂式无人机空基回收建模与对接控制
被引量:3
- 2
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作者
苏子康
徐忠楠
李春涛
陈海通
王宏伦
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机构
南京航空航天大学自动化学院
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期221-238,共18页
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基金
国家自然科学基金(61903190,61673042,62173022)
航空科学基金(2019ZA052006)
+4 种基金
中央高校基本科研业务费专项资金资助(NT2020005)
江苏省自然科学基金(BK20190401)
中国博士后科学基金资助项目(2020M681588)
江苏省博士后科研资助计划(2021K428C)
无人机特种技术重点实验室基金(2022-JCJQ-LB-071)。
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文摘
针对无可靠陆基/舰基回收平台情况下小型固定翼无人机(UAV)远程作战空基回收难题,提出一种伸缩套臂抓取式空基回收建模与对接控制方法。首先,受硬式空中加油技术启发,提出一种伸缩套臂式抓取无人机空基回收方法,并采用转动惯量质量投影法及拉格朗日方程法构建伸缩套臂仿射非线性模型;继而,分析了母机尾涡及常值风扰动综合作用下伸缩套臂的气动特性;其次,针对伸缩套臂三通道中扰流关联项和不可测瞬变模型扰动构成的系统集总扰动,分别设计了可在有限时间内收敛的非奇异快速终端滑模干扰观测器对其进行准确估计,并在控制器设计中予以前馈补偿;然后,为实现多重扰流下伸缩套臂快速精准空中对接,提出一种基于干扰观测的非奇异快速终端滑模对接控制方法,并分析了闭环系统稳定性。最后,通过仿真验证表明,所提出的方法能够在多重气流扰动下实现伸缩套臂的快速、精准空中对接控制,同时兼备较好的抗干扰性能。
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关键词
空基回收
对接控制
伸缩套臂
滑模控制
干扰估计
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Keywords
aerial recovery
docking control
telescopic boom
sliding mode control
disturbance estimation
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分类号
V249
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名非匹配包线下无人机空基回收拖曳系统协调运动规划
被引量:2
- 3
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作者
苏子康
陈海通
李春涛
邢卓琳
王宏伦
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机构
南京航空航天大学自动化学院
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期190-206,共17页
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基金
国家自然科学基金(61903190,62173022)
航空科学基金(2019ZA052006)
+2 种基金
无人机特种技术重点实验室基金(2022-JCJQ-LB-071)
江苏省自然科学基金(BK20190401)
中国博士后科学基金(2020M681588)。
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文摘
针对非匹配包线下固定翼无人机(UAV)拖曳式空基回收过程中的浮标轨迹稳定问题,提出一种盘旋拖曳系统运动规划方法,通过实时协调母机运动和缆绳收放从而实现浮标拖曳轨道精准稳定。首先,构建气流扰动下考虑缆绳弹性和收放特性的母机-缆绳-浮标组合体多体动力学模型。继而,综合考虑拖曳系统动力学约束和母机飞行能力、缆绳收放能力等物理约束,分别建立基于母机运动和基于母机运动-缆绳收放协调的盘旋拖曳系统运动规划最优控制模型。随后,采用hp自适应Radau伪谱法将所建最优控制模型转化为非线性规划问题,并通过SNOPT求解器解算。最终,通过平静大气下母机运动规划、常值风扰下母机运动规划和常值风扰下母机运动-缆绳收放协调运动规划等典型场景下的仿真实验对比分析表明,本方法可实现一定气流扰动和拖曳系统物理约束下浮标拖曳轨道精准稳定。
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关键词
空基回收
盘旋拖曳系统
运动规划
无人机
hp自适应Radau伪谱法
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Keywords
aerial recovery
circularly towed cable system
motion planning
UAV
hp adaptive Radau pseudo⁃spectral method
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分类号
V249
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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