抛索火箭系统主动段绳索动力学特性研究

针对抛索火箭系统主动段绳索复杂的动力学特性,建立了基于多体动力学方法的绳索模型;数值仿真了真实火箭推力作用下绳索主动段飞行动力学过程及其动态特性。研究结果表明:主动段绳索运动呈波动状态,绳索速度和绳索内张力呈现规律性波动,随着编号增加,速度波动幅度先增大后减小,绳索内张力波动的幅度和大幅波动持续时间先减小后增大,绳段最大速度达到325.42 m/s,绳段内张力的峰值达到了8 162.5 N。仿真计算结果与试验数据较一致,该研究成果对抛索火箭系统绳索选择和系统弹道设计有参考价值。

空间飞网系统动力学建模与仿真

空间飞网系统捕获带有自旋的空间碎片后,碎片会对捕获网与卫星间的连接绳施加扭矩,而目前绳索相关动力学模型无法完整描述其扭转行为。基于集中质量法,对绳索进行二次离散,建立了可以描述绳索扭转行为的动力学模型。通过与传统绳索动力学模型的对比及扭转实验,验证了该模型能够描述绳索在拉伸、弯曲及扭转载荷下的行为,发现绳索的扭转会产生额外的牵引力。针对飞网展开过程进行了仿真分析与实验,验证该动力学模型适用于飞网系统,并对飞网与空间碎片的组合体进行了仿真分析,发现因为绳索扭转产生的牵引力,会对主体卫星的稳定性产生一定的影响,忽略绳索的扭转行为会降低动力学仿真模型的准确性。

飞艇-绳索-子弹系留动力学研究

针对高空飞艇投放试验平台,采用多刚体系统Kane法建立了飞艇-绳索-子弹的开链式多刚体动力学模型,针对末修子弹系留试验中的关键动力学问题,分析研究了飞艇-子弹耦合系统的动力学特性。高空投放试验验证了动力学模型的有效性和正确性,该模型也可推广于其他绳索动力学系统。

赤道轨道面上运行的电动力学绳索建模和动力学分析

考虑计入质量的绳索切割地球磁场产生的电磁力的影响,建立三维刚性绳索模型.利用拉格朗日方法导出母星被限制在赤道面上以均匀角速度运动时系统的动力学方程.分析电磁力矩对动力学系统的影响,结果表明电磁力矩导致系统的运动失稳,文中附有算例.

行进绳索在横向流体激励下的运动

给出横向流体对行进绳索的作用力描述，建立了绳索的动力学方程．由于该方程具有零刚度特征，引入Ｐｉｌｉｐｃｈｕｋ变换，以自平衡状态起度量的径向振动和回转运动来描述绳的运动，获得非零刚度系统．然后，用两变量参数振动法求得绳索关于扩张振动和回转运动的约化型，使得绳索运动可近似由一个二维动力系统来描述．最后，用数值方法讨论了行进速度和重力对绳索运动形态的影响．

阻拦索张力控制方法

飞机阻拦装置是机场保证飞机正常降落和拦阻因意外原因冲出跑道的飞机的重要保障设施。针对现有机械型阻拦装置难以适应未来多种机型阻拦需求的现状,提出一种以阻拦电机为吸能元件的电磁阻拦装置,搭建考虑阻拦索弯折波影响在内的电磁阻拦装置模型,设计电磁阻拦装置的闭环控制算法,并利用仿真进行了验证。

质量车负载阻拦动态特性研究

为解决陆基阻拦质量车试验中因场地条件限制而无法在质量车上安装尾钩进行挂索的问题,首先在质量车前端设计三角形的车头,边沿为向内凹陷的索槽,进行撞索并防止阻拦过程中绳索脱落;然后,对车头索槽结构进行了建模,对索槽撞索条件下的绳索运动和受力情况进行了研究和仿真,准确预测到了质量车阻拦;最后,对仿真的过载和绳索受力情况进行对比,分析了阻拦中各部件以及阻拦效果的影响。该研究结果可为下一步飞机阻拦建模仿真能否有效预测实际情况提供初步验证。