无人机发射过程建模与控制方法研究

考虑火箭助推器的推力和螺旋桨发动机产生的反扭矩对起飞过程的影响,建立了无人机发射过程的非线性数学模型。针对无人机在火箭助推起飞过程中存在的安全隐患,在飞行控制律中设计了针对升降舵的抗饱和补偿器。利用线性矩阵不等式理论,分析了该补偿结构的闭环稳定性,并给出一种抗饱和补偿增益的计算方法。最后,通过对零长发射过程进行非线性模型数学仿真,验证了该补偿结构的有效性和可行性。

环境风对特定无人机零长发射安全性的影响

针对以火箭助推零长方式发射的特定无人机,本文对发射过程中机体的受力情况进行分析,建立了其运动学模型。对发射过程进行了空气动力学计算,并利用实际飞行试验数据样本进行模型校验;通过仿真实验获知不同环境风条件下发射该无人机时一系列参数的变化,据此研究和分析环境风对该无人机零长发射安全性的影响。实验结果表明:发射该型无人机时,如果允许选择起飞方向,应选择逆风发射;如果是定向发射起飞,应在环境风速不大于6 m/s的情况下发射;不论是顺风发射还是侧风发射,发射后若攻角为正值,即该无人机偏离预定轨迹不大,此时无人机发射起飞过程是安全的。

倾斜零长发射技术研究

利用虚拟样机技术(VPT)建立了飞行器零长发射过程的动力学仿真模型。详细论述了飞行器发射系统的组成、模型简化和动力学仿真的研究方法。对不同工况下的发射过程进行动力学分析,获取了飞行器发射阶段的姿态参数和发射车的稳定性,验证了飞行器零长发射的可行性和安全性。

影响螺旋桨式无人机安全发射的诸因素

根据无人机的零长发射原理 ,通过多个型号的发射仿真计算和发射试验分析 ,详细探讨了影响无人机安全发射的固有参数和外部参数 ,总结出影响螺桨式无人机安全发射的主要因素有 :单发螺旋桨的反扭矩 ,火箭推力线相对重心的位置 ,火箭安装角 ,机体发射角 ,舵机死区及发射环境等。最后 ,以发射安全高度、速度、过载为约束条件 ,给出了火箭总冲、推力线位置、火箭安装角、机体发射角、发射风向和风速等参数的确定方法 ,该方法对保证无人机安全发射具有一定的工程意义。

小型固定翼无人机零长发射参数安全边界研究

针对小型螺旋桨无人机零长发射仿真需求,建立了完善的发射仿真数学模型。助推火箭安装角关系到无人机发射安全,是无人机推力线吊挂工作中最重要的调整参数。结合某型无人机,实例仿真了助推火箭推力线纵向、侧向偏离重心等各种工况的发射过程,确定了火箭安装角偏移量安全边界,可作为实际推力线吊挂工作的依据。

一种基于零长发射技术的便携式无人机

针对传统小型无人飞行器的起飞条件要求高、单人携带不便、外场起飞准备耗费时间过长等问题,设计和实现了一款基于零长发射技术的便携式无人机。该款无人机解决了传统无人机需要空旷场地起飞和便携性不好等问题,能够由单人携带并在任何地形快速起飞,大大提高了工作效率。设计制作及飞行试验结果验证了设计方案的可行性与实用性。

基于ADAMS的无人机零长发射动力学仿真及分析

针对无人机零长发射系统研制需要,以无人机零长助推火箭发射段为主要研究对象,利用ADAMS建立了无人机发射动力学仿真模型,分别对质心偏心和助推火箭推力偏心工况进行动力学仿真,获取了发射过程中无人机质心位移和角度的变化规律,分析了无人机与发射架的安全距离。结果表明:无人机质心偏心和推力偏心影响其运动姿态,且推力偏心的影响更明显,无人机在发射过程中能够安全离开发射架。

火箭助推零长发射建模仿真研究

火箭助推零长发射是一种常见的无人机发射方式。此发射方式不受起飞场地的约束,机动性强,扩大了无人机的使用范围。以某无人机为研究对象,重点分析研究发射过程中无人机受到的气动力、重力、螺旋桨作用力、助推火箭作用力及其产生的力矩,并在Matlab/simulink中建立火箭助推零长发射的仿真平台。仿真结果可以真实反映无人机的发射状态,根据发射过程中无人机的速度、高度、姿态以及舵面的偏转情况,可以判断发射过程是否安全,由此为发射提供重要的参考依据。

无人机零长发射分离安全性分析

论述了零长发射闭锁力、释放机构剪切销尺寸、剪切力计算方法。利用虚拟样机技术(VPT)建立了无人机零长发射分离过程动力学仿真模型,对发射分离各种工况进行仿真分析,得到了无人机离轨运动规律、安全距离等参数,并对靶试工况进行仿真,仿真结果与靶试结果对比基本一致,验证了某型无人机零长发射的可行性和安全性。

靶机零长发射过程中的刚柔耦合动力学分析

针对无人靶机零长发射起飞的动力响应问题,基于刚柔耦合动力学建立靶机零长发射的靶机-火箭-发射架动力学模型,考虑靶机与滑块、火箭的连接接触关系及气动载荷、发动机推力的作用,分析靶机零长发射过程中机身、机翼在火箭推力冲击作用下的动力学响应,得到了靶机起飞过程中的姿态与强度特性,并探讨发射参数(油箱载荷、发射角度及重心偏差)对发射过程机身的影响。结果表明,标准发射工况下,与试飞试验数据对比,飞行速度、过载一致性良好,过载分布合理,结构动强度在材料强度许可值内。通过分析不同发射参数,发现油箱保持半油状态靶机可以进行零长发射;不同发射角度会影响靶机发射后的飞行高度,且发射角度越大,飞行高度越大,但对机身的动响应影响较小;机身重心与推力线之间的偏差对靶机零长发射的姿态影响较大,靶机在标准工况满油发射时质心不宜过低。此方法可用于无人机零长发射过程中的动力学计算,为机身结构强度设计及姿态分析提供指导。

无人机零长发射影响因素分析及控制律设计

针对无人机零长发射的安全性问题,首先,根据单发夹角式火箭助推方式和某无人机特点,建立了其零长发射起飞的非线性六自由度运动模型;然后,仿真研究了发射角、火箭安装角、重心和火箭推力线偏差、火箭作用时间,以及常值风干扰等因素对起飞安全性的影响;最后,设计了基于姿态角反馈的起飞控制律和控制策略。仿真与试飞结果表明:影响零长发射起飞安全的主要因素是火箭推力线偏差和侧风干扰;通过选择合适的发射参数并严格控制其误差范围,尽早启控舵面参与姿态控制增稳补偿力矩扰动,可提高无人机零长发射起飞安全性。

无人机零长发射动态特性分析及控制律设计

针对如何提高无人机零长发射安全性的问题,以某型无人机为研究对象,对火箭助推起飞阶段受力情况进行分析,并考虑火箭脱落前后质量和重心变化影响,建立其动力学模型。仿真研究了发射角、火箭冲程、火箭安装角和火箭推力线偏差等发射参数对发射动态过程的参数影响敏感性。设计了基于姿态控制增稳的起飞控制律和控制策略。仿真结果表明:选择合适的发射参数并严格控制火箭安装偏差范围,在此基础上,尽早启动舵面参与姿态控制可明显改善发射姿态,提高非标状态下零长发射安全性。研究结论可为无人机零长发射起飞提供技术支持和依据。