傘降末敏子彈動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、傘降末敏子彈利用非軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)降落傘進(jìn)行減速和導(dǎo)旋，最終進(jìn)入穩(wěn)態(tài)掃描階段，其動(dòng)力學(xué)特性在一定程度上取決于非軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)降落傘的整體性能。本文采用理論分析、數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)非軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)降落傘系統(tǒng)的充氣過(guò)程、氣動(dòng)特性及傘降末敏子彈的彈道特性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為傘降末敏子彈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、掃描效率提升及非軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)降落傘系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　以一種典型的非軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)降落傘-渦環(huán)旋轉(zhuǎn)傘為研究

2、對(duì)象，建立了其拉直狀態(tài)下的充氣模型，利用任意拉格朗日-歐拉流固耦合算法，獲得了充氣過(guò)程中傘衣動(dòng)態(tài)變化、傘衣投影直徑和轉(zhuǎn)速等時(shí)程變化曲線以及充滿后傘衣應(yīng)力應(yīng)變分布、傘附近流場(chǎng)衍變等數(shù)據(jù)，分析了傘結(jié)構(gòu)參數(shù)和氣流速度對(duì)充氣性能和穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律。基于流固耦合計(jì)算結(jié)果，建立渦環(huán)旋轉(zhuǎn)傘的流場(chǎng)模型，利用計(jì)算流體力學(xué)方法，得到穩(wěn)態(tài)下傘附近流場(chǎng)分布規(guī)律及其主要?dú)鈩?dòng)力參數(shù)。
　　根據(jù)末敏子彈穩(wěn)態(tài)掃描要求和充氣模型結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了渦環(huán)旋轉(zhuǎn)傘和傘降末敏子

3、彈的物理模型。進(jìn)行汽車(chē)拖曳試驗(yàn)初步探索渦環(huán)旋轉(zhuǎn)傘的充氣性能和阻力特征。進(jìn)行傘塔自由飛行試驗(yàn)，得到了前后傘繩差、傘衣幅面積等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)渦環(huán)旋轉(zhuǎn)傘減速導(dǎo)旋效率的影響規(guī)律。提出了有效提高傘降末敏子彈轉(zhuǎn)速落速比的渦環(huán)旋轉(zhuǎn)傘結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，并設(shè)計(jì)了一種由平面圓形傘和渦環(huán)旋轉(zhuǎn)傘構(gòu)成的串聯(lián)組合傘。
　　充分考慮傘彈間的連接等實(shí)際結(jié)構(gòu)，基于第一類(lèi)拉格朗日方程，分別建立了傘降末敏子彈的5剛體15自由度動(dòng)力學(xué)模型和帶有組合傘的傘降末敏子彈的6剛體21自

4、由度動(dòng)力學(xué)模型。模擬零初速自由下落過(guò)程，利用傘塔試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的有效性。對(duì)比分析了兩系統(tǒng)從減速減旋后至穩(wěn)態(tài)掃描段的彈道規(guī)律，結(jié)果表明:兩系統(tǒng)均滿足穩(wěn)態(tài)掃描要求，且組合傘系統(tǒng)的掃描效率優(yōu)于單傘系統(tǒng)。求解了不同風(fēng)場(chǎng)影響下的傘降末敏子彈彈道規(guī)律，分析了風(fēng)場(chǎng)對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響規(guī)律。
　　充分考慮旋轉(zhuǎn)傘和子彈的連接方式，基于剛體6自由度彈道方程和小擾動(dòng)假設(shè)，建立了傘降末敏子彈的角運(yùn)動(dòng)模型。獲得了旋轉(zhuǎn)傘和子彈在無(wú)風(fēng)和有風(fēng)條件下的角運(yùn)動(dòng)變化