水下运载器动力学仿真以及串级控制器参数优化

为了让水下运载器能够更好完成潜射无人机的跨介质机动,基于回转体结构以及ROV(Remote Operated Vehicle)驱动模式设计一种具有动力的潜射无人机水下运载器。根据该运载器的外形结构和驱动模式特点,对其进行动力学建模并设计一种串级控制器控制该运载器的六自由度运动参数,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,最后利用Isight优化软件对该运载器的串级控制器参数进行优化,分别利用自适应DOE优化算法和Evol优化算法进行优化计算,经过优化后的串级控制器在六自由度上的轨迹跟踪效果均有提升,其中Evol优化算法优化效果更好,计算成本更小。

磁探无人机集群区域反潜封锁机群规划建模分析

采用磁探无人机集群方式进行区域反潜封锁是一种潜在对潜作战样式。为了使区域反潜封锁效能达到最佳,从机群规划角度出发,建立了分批分段直线封锁和分批直线封锁两种模式下的无人机机群规划数学模型,探索了不同封锁方式下无人机机群的最优配置方式,并分析了不同因素对封锁效能的影响。通过研究,为磁探无人机集群区域反潜封锁提供了机群规划分析方法,也可为后续开发磁探无人机集群反潜辅助决策系统提供算法参考。

某无人机弹射起飞动力学分析与安全性研究

针对新型无人机设计初期技术人员关心的弹射方式的结构参数与布局形式的选型问题,以某无人机为研究对象,建立了无人机弹射起飞动力学模型。在此基础上分析了弹射杆长度、弹射杆机身安装点等主要参数对无人机弹射起飞安全性的影响,仿真结果表明:弹射杆长度增加、安装点距无人机质心水平距离减小、垂直距离增加均可增加弹射过程无人机俯仰角,减小前起落架轴向载荷及振荡,能够有效提高弹射起飞安全性;当弹射杆长度增加至800 mm,安装点距无人机质心水平距离减小至289 mm,垂直距离增加至365 mm,会有前起落架提前离地的风险;当安装点距无人机质心水平距离增加至589 mm,垂直距离减小至265 mm,前起落架会出现突伸现象。

潜射无人机发展现状及其关键技术

介绍了国外潜射无人机的发展现状,潜射无人机与其他无人机最大的不同点及其技术难点是其发射技术、涉及发射装置设计技术和无人机翼面折叠技术等。针对潜射无人机干式发射和湿式发射等不同发射技术的特点及其适用性进行了研究分析,并对其他关键技术如回收技术、动力装置技术、数据链路技术等进行了分析。

国外潜载UUV布放与回收技术研究综述

潜艇搭载UUV是一项前沿的武器装备技术研究,当前已成为当前潜艇发展先进国家新型潜艇的重要标志。论文分阶段介绍了典型潜载UUV的布放回收作业流程,给出各个阶段主要操作过程;总结了当前各潜艇技术先进国家的典型潜载UUV的应用方式,分析了每种搭载方式的优缺点,并进行了对比分析;针对其中关键的导引、回收技术,总结出当前较为普遍采用的应用方法,分析和对比相关方法的应用特点;最后,针对潜艇搭载的上艇适应性,提出五大关键技术,并对未来潜载UUV发展作出思考。

火箭助推无人机起飞发射段建模与仿真

针对火箭助推器对无人机发射的影响,对某型无人机发射过程中机体受到的外力和外力矩进行了理论分析和计算,重点研究了火箭助推器脱落瞬间机体的受力情况.在此基础上,建立了该型无人机起飞发射段数学模型,将其成功应用于基于Matlab/Simulink环境的发射段数字仿真系统,并进行了数字仿真.仿真结果表明:仿真中无人机的高度、速度和俯仰角等飞行参数的曲线均与试飞数据基本一致,所建立模型准确、可信;无人机起飞阶段舵面效率较低,必须调整好火箭助推器的安装角度,无人机才能成功发射.该模型可用于发射段控制方案的设计,为保证无人机发射试验成功提供参考数据.

螺旋桨无人机双发火箭助推发射过程控制研究

研究了螺旋桨无人机双发火箭助推发射过程的控制系统设计,分析了螺旋桨发动机离合时间和油门最大开度时间等关键参数对发射过程的影响。建立了火箭助推无人机发射过程的非线性数学模型和包括俯仰角、滚转角和航向角控制回路的飞行姿态控制系统及其仿真结构,仿真验证了飞行控制系统的有效性和螺旋桨发动机离合时间和油门最大开度时间等对无人机火箭助推发射过程的影响。仿真结果表明,飞行控制系统能够有效控制无人机发射过程的姿态,实现稳定爬升。在保证安全发射的前提下,应尽早实现螺旋桨发动机离合和油门最大开度。

无人机气液压发射动力学数值仿真

气液压发射起飞是近年来国际上出现的一种先进的中小型无人机发射方式,以气液压能源提供动力实现无人机发射起飞。基于气液压系统原理,对蓄能器气体弹簧的弹性系数进行分析,建立由气液压系统动力学模型、增速滑轮组动力学模型、无人机及滑车的运动方程构成的发射过程动力学模型,并进行仿真计算和数值分析,分析结果表明无人机及滑车质量、蓄能器充油压力、液压缸活塞有效面积、蓄能器容积是影响发射过程和起飞速度的关键参数,在一定范围内通过调节气液压系统参数可适应于不同的无人机起飞质量和起飞速度要求。采用与试验结果比对的方法修正气液压系统的总粘性阻尼系数,将仿真结果与试验结果进行对比研究,研究结果表明仿真计算结果与试验结果表现出较好的一致性,证明了发射过程动力学模型的正确性,为无人机气液压发射装置的工程研制提供了重要的理论参考。

无人机气动弹射动力学仿真与优化

介绍了一种无人机气动弹射系统的组成、结构、工作原理和发射过程。通过对其物理模型进行简化,采用基于封闭矢量环法与力平衡方程的联立约束法分析推导了该无人机弹射系统的动力学求解数学模型。在Matlab/Simulink环境中创建了弹射系统发射过程的动态仿真模型,得到了无人机的加速度和速度随时间变化的曲线等参数。并将遗传算法与Simulink有机结合,方便实现了气动弹射系统的仿真与优化。结果表明:该无人机弹射系统改善了现有弹射系统弹射加速度有明显峰值、发射轨道利用率低、发射长度过长等不足,为无人机气动弹射系统的工程研制提供了重要的理论参考,优化后进一步缩短了发射长度,减小了最大过载和加速度波动,为无人机气动弹射的系统级建模、动态仿真与性能优化提供了一个工作平台。

某无人机火箭助推发射段动力学仿真

为研究某无人机火箭助推发射起飞段的动力学特性,建立其动力学模型并进行了仿真;依据某无人机的真实结构和实际发射情况,建立无人机发射系统的三维实体模型,导入ADAMS中,并基于多刚体动力学方法对无人机仿真模型进行动力学仿真;通过仿真分析,得出了无人机平稳起飞的合适的火箭安装角和机体发射角,为无人机发射技术提供了一定的参考。

基于直线直流电机的无人机发射技术研究

研究将直线直流(DC)电机原理应用于无人机(UAV)发射技术,选择了永磁无刷直线直流电机(PMBLDCM)作为动力源,设计了新概念UAV发射器的模型,对UAV导轨起飞运动学进行了分析。通过实例的计算数据比较,确定了基于PMBLDCM的UAV发射技术是可行的且优点明显。

无人机液压弹射系统的模型研究与仿真

以气囊式蓄能器作为主要动力源、滑轮组作为增速机构的无人机液压弹射系统为研究对象,介绍了系统弹射阶段的工作原理,提出一种分析滑轮组模型的新方法,建立了系统的简化模型,并利用功率键合图法推导出了系统的数学模型。以一个实际系统为例进行仿真,得到了液压缸进油腔压力和无人机及滑车速度的变化曲线。通过类比证明该研究方法是可行的,为类似系统的设计和研究提供了理论的指导。

无人机单侧投弹干扰模型的建立与仿真

无人驾驶飞机单侧弹射投弹时会产生干扰力矩,影响无人机稳定飞行。针对这个问题,对投弹后无人机恢复导弹发射前姿态的过程进行了分析,描述了投弹对无人机的干扰问题。以小扰动状态方程为基础,将干扰力矩作为输入,并在控制律优化设计后将自动驾驶仪控制律作为控制方程代入小扰动模型。在挂载导弹到机身距离较小的情况下,对投弹后无人机姿态角的变化进行了建模、仿真和结果分析。仿真结果表明,在单侧投放导弹后,无人机能够很好地稳定飞行姿态,控制无人机平台以投弹前航向继续稳定飞行,为第二枚导弹的顺利投放做准备。

无人机气液压发射原理试验研究

气液压发射起飞是近年来国际上出现的一种先进的无人机发射方式,适用于中小型无人机的发射起飞。原理试验研究为无人机气液压发射技术的应用研究提供试验基础,并为发射装置的工程研制提供设计依据。气液压发射是将气压储能与液压传动相结合以产生作用力,使无人机加速至起飞速度。以滑车为无人机的模拟试验件进行原理试验,并对蓄能器油压、钢丝绳牵引力、滑车速度等参数进行动态测量,试验结果表明,气液压发射原理切实可行,增加充油压力能明显增大发射装置的做功能力。气液压发射原理在工程应用中进一步得到有效验证。

火箭助推无人机起飞段发射动力学建模与分析

为研究某无人机火箭助推发射起飞段的动力学特性,建立其发射动力学模型并进行仿真分析。依据某无人机发射运动的实际问题,建立无人机在导轨上运动阶段的发射动力学数学模型,推导其离轨发射运动方程组。然后利用Matlab软件分别取不同的导轨长度和发射倾角进行仿真计算,得到无人机离轨运动规律和离轨运动参数,并对无人机与箱体的安全让开距离进行分析。结果表明,无人机的离轨运动特性与滑轨长度和发射倾角有关,在一定的滑轨长度和发射倾角下无人机能够安全发射。

固定翼无人机反潜战概念及典型反潜战载荷

固定翼无人机(UAV)具有成本低、留空时间长、机动性能好、搜索范围广等特点,在反潜战(ASW)领域有着广阔的应用前景,但在反潜战的理论和工程实践应用方面才刚刚起步,在作战概念开发、作战流程设计、反潜战载荷集成等方面仍面临一系列挑战。介绍国外固定翼反潜无人机的发展现状,概述固定翼无人机反潜战概念及其承担的反潜战任务,分析固定翼反潜无人机的运行控制,描述"搜攻潜一体化"固定翼无人机典型反潜战载荷的基本组成和功能,结果可为固定翼反潜无人机系统的论证、开发、设计和使用提供借鉴及参考。

某无人机火箭助推发射段动态分析与仿真

为检验某无人机火箭助推发射装置的性能,建立无人机发射系统的三维实体模型及有限元模型,并基于显式动力学方法对无人机有限元模型进行动力学仿真。由仿真结果可知,能量平衡关系得到了满足,无人机运动特性均满足设计要求,为无人机的发射提供了一定的参考。

基于改进模型的察/打无人机武器分离仿真

对无人机投放航空炸弹过程中载机、航弹间的气动干扰特性和航弹运动规律进行了数值仿真研究。为得到更加精确地结果,对现有仿真模型进行了改进:考虑了动力学模型中无人机平台在投放过程飞行姿态变化项的影响。应用此方法模拟了典型状态下基于察/打一体无人机平台的武器投放过程,以获得该过程中更为准确的无人机/航弹运动速度、姿态轨迹,及气动力等信息。算例表明基于改进模型得到的载机、导弹之间的气动干扰和其姿态等结果更加精确。

无人机电磁弹射技术研究

与现有的各种无人机发射方式相比,无人机电磁弹射方式具有更多的优点,能更好地提高无人机发射效率。通过原理性分析以及导轨起飞运动学分析,对无人机电磁弹射技术进行了可行性研究。高功率脉冲电源系统释放强直电流后,电流经导轨与电枢形成回路,在回路间产生强磁场,无人机受电磁推力作用沿导轨高速运动。最后通过实例的计算数据比较,确定无人机电磁弹射技术是可行的且优点明显。

小型无人机弹射系统的动力学研究

为发挥小型无人机的作战效能,设计了一款弹簧式小型无人机发射系统,建立了无人机发射系统的物理模型和动力学模型,并对弹射过程进行动力学仿真,得到了无人机发射系统的运动曲线.研究表明,这种小型无人机发射系统采用弹簧作为动力源,结构简单,原理可行,能够使无人机获得所需的起飞速度.