陈建平, 宁雷鸣, 张红英, 童明波

(南京航空航天大学 航空宇航学院, 江苏 南京 210016)

基于多体动力学的大型翼伞系统飞行仿真分析

陈建平, 宁雷鸣, 张红英, 童明波

(南京航空航天大学 航空宇航学院, 江苏 南京 210016)

飞行动力学分析是大型翼伞系统设计及归航方案研究的重要基础。为此,提出了基于多体系统动力学理论的大型翼伞系统飞行动力学仿真分析方法,给出了相应的多体系统模型,建立了系统的运动学约束方程组和飞行动力学变分方程组。通过引入拉格朗日乘子,获得了大型翼伞系统封闭的飞行动力学方程组,对某大型翼伞系统的飞行动力学过程进行了仿真计算。结果表明,与小型翼伞系统相比,大型翼伞系统的稳定滑翔速度大、抗外界干扰能力强、转弯半径大、转弯周期长、操纵响应慢。此外,风速和风向对大型翼伞系统的飞行轨迹和着陆点的位置有明显影响。对于同一具翼伞,回收物重量和初始高度是影响留空时间的主要因素。所提方法可以有效、准确地应用于大型翼伞系统的飞行动力学仿真分析。

翼伞系统; 飞行动力学; 多体系统; 动力学建模; 数值仿真

0 引言

翼伞系统具有良好的滑翔性能、操纵性能和定点雀降着陆性能,被广泛应用于民用和军事领域[1-2]。为此,国内外许多学者对其进行了深入的研究。Nicolaides[3]、朱旭等[4]通过实验和数值模拟的方法,分析了翼伞的气动特性;Timothy[5]详细讨论了翼伞附加质量和附加质量惯性矩的计……