發(fā)布時(shí)間：2020-06-17 18:38

【摘要】：采用傳統(tǒng)圓形降落傘進(jìn)行回收具有落點(diǎn)不確定、散布分布大等缺點(diǎn),而翼傘系統(tǒng)具備杰出的滑翔性能、較好的穩(wěn)定性和可操縱性,在航空航天、軍事和民用方面具備普遍而重要的運(yùn)用。因此,對翼傘空投系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)研究顯得尤為重要。為了分析翼傘系統(tǒng)的動力學(xué)特性,對翼傘系統(tǒng)采用九自由度動力學(xué)建模進(jìn)行計(jì)算,通過仿真得到翼傘系統(tǒng)的滑翔、雀降、轉(zhuǎn)彎等基本運(yùn)動特性,分析了翼傘安裝角、空投物質(zhì)量、空投物阻力特征等參數(shù)對翼傘系統(tǒng)飛行性能的影響,分析了風(fēng)對翼傘系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為沿風(fēng)向產(chǎn)生偏移,偏移速度接近風(fēng)速。之后針對翼傘系統(tǒng)定點(diǎn)著陸問題,采用分段歸航法對歸航軌跡進(jìn)行設(shè)計(jì),以提高落點(diǎn)精度和減少翼傘能量消耗為目標(biāo),將軌跡規(guī)劃問題轉(zhuǎn)變?yōu)閰��?shù)尋優(yōu)問題,根據(jù)翼傘初始高度的不同設(shè)計(jì)不同的歸航方案,并考慮了不同的操縱方式對軌跡規(guī)劃的影響。接下來針對翼傘系統(tǒng)歸航軌跡跟蹤控制問題,通過搭建PID控制系統(tǒng),采用聯(lián)合仿真的方法對翼傘歸航軌跡進(jìn)行跟蹤控制,得到跟蹤過程中翼傘速度變化規(guī)律、控制量變化規(guī)律以及軌跡跟蹤曲線,并分析了有風(fēng)條件對軌跡跟蹤的影響。最后采用蒙特卡洛方法對翼傘落點(diǎn)進(jìn)行仿真計(jì)算,考慮翼傘氣動參數(shù)偏差、空投物質(zhì)量偏差、風(fēng)干擾等因素對落點(diǎn)的影響,大大減少了空投試驗(yàn)成本并為翼傘落點(diǎn)散布提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V249.1;V212
【圖文】：

統(tǒng)減速穩(wěn)降至 5000m 高度，速度約為 30m/s 時(shí)翼傘從傘衣套中被拉出，以略小于 97.65pa動壓充氣，最終整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定飛行，以 5.64m/s 的垂直速度和 18.29m/s 的水平速度下降。 1.2(a)為 X-38 原型機(jī)采用翼傘進(jìn)行回收。在軍事領(lǐng)域，翼傘可應(yīng)用于作戰(zhàn)物資配送，作戰(zhàn)部隊(duì)的空降等，以美國 SSE 和先鋒公司同研制的用于精確空投的制導(dǎo)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在高性能翼傘上配備了由機(jī)載計(jì)算機(jī)、軍 GPS 接收機(jī)和其它傳感器組成的自動導(dǎo)航控制單元，可根據(jù)實(shí)時(shí)測量信息反饋執(zhí)行控制指，完成定點(diǎn)精確空投[3]。該系統(tǒng)可以分為輕型、中型和重型三個(gè)型號，分別采用的翼傘面為 70m2、334m2和 683m2，可投放載荷重量分別為 400kg、3000kg 和 17t。圖 1.2(b)為作戰(zhàn)隊(duì)進(jìn)行空投演練。在民用領(lǐng)域，翼傘的應(yīng)用主要分成不帶動力翼傘和動力翼傘兩種類型，其中不帶動力翼主要用于滑翔傘運(yùn)動，它的水平速度最高可達(dá) 16m/s，下降速度可低于 2m/s，可作長時(shí)間空或長途飛行，因此成為普及范圍比較廣的運(yùn)動。動力翼傘是指帶有推進(jìn)裝置的翼傘，具翼面可折疊、使用方便、起降距離短、易于操縱以及飛行成本低等優(yōu)點(diǎn)，最早用于娛樂飛、航拍、散播廣告、慶典表演等，也可用于地質(zhì)勘探、野外救護(hù)、噴灑農(nóng)藥、森林播種等種作業(yè)。

歸航的方法對軌跡進(jìn)行規(guī)劃，針對軌跡規(guī)劃中的參了計(jì)算，通過仿真得到軌跡規(guī)劃圖和控制量變化圖控制率空間并利用量子遺傳算法對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行參線。蔣華晨等人[34]將翼傘系統(tǒng)看作質(zhì)點(diǎn)建立三自由模，基于最優(yōu)控制理論采用精確罰函數(shù)法進(jìn)行參數(shù)立三自由度翼傘質(zhì)點(diǎn)模型，考慮初值約束、終端約量消耗最小作為目標(biāo)函數(shù)，采用高斯偽譜法對該多該方法具有較好地最優(yōu)性和較高的精度。方法是近年來研究的熱點(diǎn)，分段歸航法通過將整個(gè)段采用不同的控制策略以實(shí)現(xiàn)精確歸航。分段歸航：目標(biāo)進(jìn)入階段、能量控制段、目標(biāo)著陸階段。目控制段進(jìn)入點(diǎn)位置的階段，在這個(gè)階段翼傘首先通指向能量控制段的進(jìn)入點(diǎn)；能量控制段是指翼傘系曲線；目標(biāo)著陸段是指翼傘系統(tǒng)達(dá)到雀降高度時(shí)，

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳建平;寧雷鳴;張紅英;童明波;;基于多體動力學(xué)的大型翼傘系統(tǒng)飛行仿真分析[J];飛行力學(xué);2015年06期

2 陸偉偉;張紅英;連亮;;大型翼傘的三維氣動性能分析[J];航天返回與遙感;2015年03期

3 陳建平;張紅英;童明波;;翼傘系統(tǒng)縱向飛行性能分析[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2015年02期

4 胡容;姚敏;趙敏;程遠(yuǎn)璐;;翼傘精確空投系統(tǒng)歸航軌跡規(guī)劃與控制[J];指揮控制與仿真;2014年06期

5 張春;楊倩;袁蒙;曹義華;;沖壓翼傘流場與氣動操縱特性的數(shù)值模擬[J];航空動力學(xué)報(bào);2013年09期

6 李永新;陳增強(qiáng);孫青林;;基于模糊控制與預(yù)測控制切換的翼傘系統(tǒng)航跡跟蹤控制[J];智能系統(tǒng)學(xué)報(bào);2012年06期

7 李春;呂智慧;黃偉;沈超;;精確定點(diǎn)歸航翼傘控制系統(tǒng)的研究[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

8 朱旭;曹義華;;翼傘弧面下反角、翼型和前緣切口對翼傘氣動性能的影響[J];航空學(xué)報(bào);2012年07期

9 張興會;朱二琳;;基于能量約束的翼傘系統(tǒng)分段歸航設(shè)計(jì)與仿真[J];航天控制;2011年05期

10 朱旭;曹義華;;翼傘平面形狀對翼傘氣動性能的影響[J];航空學(xué)報(bào);2011年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 熊菁;翼傘系統(tǒng)動力學(xué)與歸航方案研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

本文編號：2718001