软着陆气囊缓冲特性与参数设置的理论研究

摘 要 本文将软着陆气囊的缓冲过程分解为绝热压缩和排气释能两个过程,从热力学和刚体动力学的基本方程出发,建立了软着陆缓冲过程的理论分析模型,并给出了缓冲响应的数值计算方法。针对立式软着陆气囊的参数设置和缓冲响应估计问题,给出了固定排气口型气囊和可控排气口型气囊相关参数的设计方法,同时以一个无人机模型的软着陆回收为例进行了缓冲响应仿真。基于简化模型及缓冲过程状态参数-时间特性曲线,分析研究了未设置排气口、固定型排气口与可控型排气口气囊的缓冲特性及其应用优劣,为工程与研究人员提供了气囊尺寸估算、缓冲系统性能预测、排气口面积选择与主动控制律设计的理论依据,研究结果具有明确的工程参考价值。     

粘滞流体阻尼器冲击缓冲特性研究

为获得粘滞流体阻尼器冲击缓冲特性,设计并制作一种非牛顿流体粘滞阻尼器样机,而后对其进行了不同高度下的冲击缓冲实验。为从流体力学角度分析阻尼力机理,建立改进幂律模型来描述硅油的粘度特性,并通过对实验数据的拟合获得其中待定参数。采用FLUENT软件并结合动网格技术,对阻尼器流场仿真后获得冲击载荷作用下阻尼力输出特性,将之与实验结果相对比,发现结果基本一致,可用于指导阻尼器初步设计。     

基于振动能量回收的自供电MR阻尼器集成与试验研究

为使磁流变(MR)阻尼器摆脱对外部电源的依赖,基于振动能量回收技术构建了由旋转式永磁直流电机与只需较小能量供给的MR阻尼器集成的自供电MR阻尼器减振系统,测试了能量回收电机的电学性能与自供电MR阻尼器的力学性能,并定性分析了自供电MR阻尼器被动控制的减振机理。结果表明：自供电MR阻尼器可行性强,性能优越,且兼具速度反馈与离复位控制特性。     

舰载飞机机体主传力结构拦阻冲击动力学试验与仿真分析

舰载飞机拦阻着舰过程中,在多系统相互耦合条件下复杂的拦阻动载荷通过拦阻钩作用于机体结构,对机体结构安全性提出挑战。研究此过程中拦阻动载荷在结构上的传播规律及主传力结构的动响应特性具有极为重要的意义。通过地面拦阻冲击模拟试验,对舰载飞机拦阻减速过程中机体主传力结构动响应进行分析研究,并基于刚柔耦合动力学模型对试验过程进行数值模拟仿真分析。研究得到了拦阻过载和应力应变在结构上的响应特征,获取了过载和应变峰值沿机体传力路径的分布规律,可以作为舰载飞机结构强度设计的重要参考依据。研究表明拦阻冲击过载峰值沿主传力路径顺航向,呈现出明显的衰减趋势。靠近拦阻钩接头结构过载峰值较高,但由于冲击时间短,应变响应较小,不会对机体结构造成损伤和破坏。拦阻载荷在机翼隔离框位置会产生应力集中效应,结构设计时应注意对相应结构作局部加强。     

基于MR阻尼器的高速动车组悬挂系统半主动控制仿真

用联合仿真方法分析了基于磁流变(Magnetorheological,MR)阻尼器的两种半主动控制策略对8车编组高速动车组动力学性能的影响。建立了考虑非线性悬挂系统和MR阻尼器的8车编组高速动车组模型,并利用试验数据进行了验证。在进行MR阻尼器性能试验的基础上,利用多项式模型进行曲线拟合,得到了MR阻尼器的9阶多项式模型。通过ADAMS和Matlab联合仿真的方法,设计了开关控制器和改进型开关控制器,对基于MR阻尼器的高速动车组二系悬挂系统横向半主动减振器进行仿真分析。仿真结果表明:对比被动控制,开关控制和改进型开关控制作用下的车体横向加速度均方根值最大分别降低14.85%和22.58%,车辆横向运行平稳性指标最大分别降低4.23%和7.95%。由此可见,改进型开关控制的减振效果更佳。     

磁流变阻尼器的性能试验与神经网络建模

磁流变阻尼器是一种新型的智能振动控制装置.通过磁流变阻尼器的性能试验,研究了在不同电流输入下阻尼力-位移、阻尼力-速度之间的关系,分析了摩擦型磁流变阻尼器的主要特点.采用BP神经网络,建立了磁流变阻尼器的正向模型和逆向模型.仿真结果显示,神经网络模型能准确地预测磁流变阻尼器的阻尼力和控制电流,证明该方法的有效性.与已有的模型相比,具有精度高,计算简便等特点.     

重型液压凿岩机双缓冲系统特性分析与实验

针对当前双缓冲系统特性研究不足,严重制约凿岩机冲击功率提高的现状,考虑岩石动力学特性和应力波的透射与反射,建立以冲击为输入的应力波传递模型,获取了钎头凿入位移和缓冲活塞回弹速度。考虑油液压缩、油液泄漏、阀口压降等因素,建立了包含缓冲活塞、缓冲阀、缓冲蓄能器以及连接管路的双缓冲系统耦合模型。设计现场凿岩实验,同步测试了冲击系统和双缓冲系统腔内压力,验证了数值仿真模型的正确性。在此基础上,分析了双缓冲间隙对缓冲活塞运动规律和一、二级缓冲腔压力变化规律的影响。仿真结果表明,双缓冲间隙存在最优范围,如若设计不当,会影响系统的响应速度,引起极高的压力峰值,甚至造成系统空蚀的发生。     

火炮磁流变后坐阻尼器的设计与可控性分析

以高冲击、高速环境下的某口径火炮反后坐装置为研究对象,讨论了后坐阻力对火炮静止性和射击稳定性的影响,研究了磁流变阻尼器对火炮后坐运动的控制作用。设计了火炮磁流变后坐阻尼器及冲击试验平台;考虑冲击载荷激励下惯性力的影响,建立了火炮反后坐装置动力学模型并进行了计算仿真,对所设计长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其在冲击载荷下的动态特性,并进行了后坐过程半实物仿真控制。试验结果表明设计的长行程火炮用磁流变阻尼器可有效抑制冲击载荷激励作用,为进一步实现火炮后坐力与行程控制的一体化设计和工程应用奠定了基础。     

E型钢阻尼器数值仿真及试验研究

摘 要: 本文吸收国外的研究成果,应用高强度钢代替软钢设计了E型钢阻尼器。通过试验与数值仿真对该类阻尼器的滞回性能和恢复力模型进行了研究,表明Ｅ型钢阻尼器采用弹塑性材料模型在循环载荷作用下具有良好的耗能性能。通过本文分析说明该设计方法可以应用于高强度钢,降低了生产成本。
     

连接刚度对调频型颗粒阻尼器减震控制效果影响研究

为明确连接刚度对调频型颗粒阻尼器(Tuned Particle Damper,TPD)减震控制效果的影响,确定实际可用的较优的阻尼器连接刚度范围,设计制作了某钢筋混凝土框架结构1∶30缩尺试验模型及可用于该试验模型的调频型颗粒阻尼器,设计了不同的TPD连接刚度,通过系列振动台试验研究了连接刚度对该型阻尼器减震控制效果的影响。结果表明:合理设计的TPD能有效降低地震荷载作用下结构的位移响应;TPD与受控结构的连接刚度对TPD减震控制效果影响显著,TPD自振频率与结构控制方向基频之比在0.90~1.10内,TPD减震效果较优。     

无人机回收气囊减震性能有限元参数分析

目的伞降-气囊回收方式是目前无人机回收的主要方式,气囊能够在回收过程中很好地起到降低过载、限制反弹、保护设备的作用,研究气囊在回收过程中的回收特性对于加快无人机研制进度,提高无人机的回收质量具有重要意义。方法采用有限元模拟方法对无人机回收过程中气囊的减震特性进行研究,以单个气囊为研究对象,分析气囊充气后压力、气囊排气孔面积和气囊放气压力对气囊减震性能的影响,并对气囊参数进行优化。将优化过的气囊应用于某型高亚音速无人机,并对其减震特性进行验证。结果充气后压力、排气孔面积和放气压力等气囊参数无论过大还是过小都会影响减震性能,实际应用中必须根据实物具体情况,确定一组合理的气囊参数。某型高亚音速无人机采用双气囊减震方案,在进行气囊参数优化后,回收时其重心位置的加速度明显减小,飞机回弹速度及剩余速度也得到明显改善,满足了机体及机载设备对回收过载的要求。结论采用有限元对气囊的分析和优化方法对于气囊的设计具有较强的指导意义。     

数字航空遥感地面仿真平台技术与实现

本文介绍了对地观测数字航空遥感地面仿真实验平台的系统组成、关键技术和系统实现。该地面仿真系统实现了对无人机航空遥感系统飞行过程中的数字传感器控制、影像数据的存储显示监控以及数据的传输功能进行地面仿真,为开发适用于无人机平台的软硬件技术提供了一个可靠的地面验证平台。     

Research on Operation of UAVs in Non-isolated Airspace

In order to explore the safe operation of UAVs in non-segregated airspace, a collision risk model for cylindrical UAVs based on conflict areas was constructed and the risk of conflict between manned and unmanned aerial vehicles was researched. According to the results of risk analysis, a strategy for solving the conflict of aircraft is proposed, and the risk assessment experiment of unmanned aerial vehicle (UAV) in non-isolated airspace conflict is carried out. The results show that under the experimental conditions, large unmanned aerial vehicles equipped with ADS-B, TCAS and other airborne sensing systems will indeed interfere with other aircraft in airspace when they enter non-isolated airspace. Especially when the number of aircraft in airspace is large, the automatic avoidance system of UAV will increase the avoidance time and trigger the safety alarm, but the safety level is still acceptable. This indicates that it is relatively safe for UAVs to enter non-isolated airspace under limited conditions. The results can be used as a reference for the safe operation of unmanned aerial vehicle (UAV) in non-isolated airspace.     

无人机控制站人机界面设计可靠性的综合评判

基于无人机任务规划与控制站人机界面设计可靠性优劣的递阶结构,建立评价其设计可靠性优劣的指标体系.在此基础上运用模糊综合评判方法对某型无人机任务规划与控制站人机界面设计可靠性进行了综合评价.实例说明评价结果客观可靠.     

拦阻索冲击的多体动力学仿真研究

舰载机着舰时,尾钩冲击拦阻索导致索内应力动态向甲板两端传播。为研究拦阻索应力波传播规律及峰值决定因素,本文在多体动力学框架下,发展了基于绝对节点坐标法的具有接触碰撞功能的大位移索单元,在此基础上建立了包含缓冲装置的拦阻系统多体动力学模型,仿真揭示了拦阻索受冲击后应力波在传播过程中,分别在甲板两侧的导向轮和尾钩处,因横波的反射与叠加均造成了应力尖峰,而滑轮缓冲装置与钢索末端缓冲装置均能有效的降低索内应力峰值。拦阻系统中的钢索用轻质材料代替,亦能降低索内应力峰值。此外,本文建立的全尺寸舰载机拦阻系统多体动力学模型为系统的设计与优化提供了一种计算手段。     

车辆半主动悬架阻尼多模式切换控制研究

为提高车辆行驶平顺性,提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。分析了阻尼多模式切换减振器的基本原理,建立了减振器阻尼特性数学模型。结合车辆悬架系统的阻尼比范围,确定了减振器关键部件参数,并通过仿真获取了四种阻尼工作模式下的减振器复原阻尼系数和压缩阻尼系数。在此基础上,进一步建立了车辆半主动悬架数学模型,采用模糊控制逻辑设计了悬架阻尼多模式切换控制策略。仿真结果表明,相较于传统被动悬架和基于天棚控制的半主动悬架,基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架可以进一步改善车辆行驶平顺性。     

面向600MW汽轮发电机的颗粒阻尼器减振试验

基于600 MW汽轮发电机减振的实际工程需要,建立与机座模态一致的缩比模型。利用该模型,对颗粒阻尼器的减振效果进行系统而全面的试验研究,比较单/双层结构设计和不同类型颗粒对减振效果的影响。试验结果表明,利用微细颗粒之间碰撞、摩擦、动量交换作为减振机理,颗粒阻尼器能够起到良好的减振效果,最大减振幅度超过60%;在一定条件下,双层颗粒阻尼器的减振效果优于单层;不同类型的单/双层颗粒阻尼器的减振效果不同。颗粒阻尼器在汽轮机减振中具有广阔应用前景。     

无人机大面阵CCD相机遥感系统

针对无人机遥感有效载荷的特点,利用系统集成的方法,设计了一套实用的无人机大面阵CCD相机遥感系统。介绍了系统的相机机身,光学镜头,面阵CCD后背,控制计算机以及这些组件的匹配关系。最后介绍了面阵相机的减振系统。所研制的系统在Y-12遥感飞机上进行了搭载飞行试验,获得了符合要求的图像。     

某型包装箱的低密度聚乙烯缓冲结构设计与分析

目的 基于低密度聚乙烯材料设计一种包装箱的缓冲结构,以满足冲击加速度的设计要求。方法 采用低密度聚乙烯材料对应的最大加速度-静应力曲线进行理论计算,设计出包装箱缓冲结构的初始模型,运用Ansys Workbench有限元仿真软件对包装箱整体进行水平跌落仿真,并对仿真结果进行分析。结果 当缓冲垫设计厚度为75 mm时,包装箱整体跌落后受到的最大冲击加速度低于40g,满足设计要求。结论 基于低密度聚乙烯材料设计的缓冲结构能够对包装箱提供有效的缓冲防护,缓冲性能满足要求。