张宏剑　庄方方　曲展龙　季宝锋　刘观日　黄　诚

1. 北京宇航系统工程研究所, 北京 100076; 2. 中国运载火箭技术研究院研究发展中心, 北京 100076;† E-mail: zhanghj@pku.edu.cn



航天分离装置引导阶段非光滑动力学快速分析方法研究

张宏剑1，†庄方方2曲展龙1季宝锋1刘观日1黄诚1

1. 北京宇航系统工程研究所, 北京 100076; 2. 中国运载火箭技术研究院研究发展中心, 北京 100076;† E-mail: zhanghj@pku.edu.cn

针对航天器中分离装置引导阶段非光滑动力学过程提出一种快速分析方法。运用欧拉-拉格朗日方程, 推导自由、接触及碰撞状态下的动力学方程。基于 LZB 方法, 建立描述含摩擦、接触、碰撞的分离装置引导阶段系统运动过程的一般性框架。最后, 对算例进行数值模拟, 结果表明缩短了仿真时间, 从而证实了方法的有效性。

分离装置; 引导阶段; 非光滑动力学; 快速分析

北京大学学报（自然科学版）第52卷第4期2016年7月

Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol. 52, No. 4 (July 2016)

分离装置又称为分离器, 是一种典型的分离及连接机构, 广泛应用于航天系统中的级间分离、舱段分离、星箭分离和载荷释放等相关领域。其引导阶段为含摩擦多点接触碰撞非光滑动力学过程[1]。以往, 工程师们多采用有限元或商业多体动力学软件对其进行建模分析, 但仿真计算时间长, 接触碰撞处理难, 参数不稳定, 难以指导实际工程设计与满足快速分析实际需求。Brogliato[2]对非光滑动力学建模方法进行了系统总结与分析。刘才山等[3]和赵振等[4]在多体系统框架内, 针对含摩擦接触、碰撞等非光滑动力学行为开展了相关研究。在碰撞位形不变与常规作用力可忽略等合理假设下, Liu等[5-6]提出在冲量与速度水平上处理多点接触、碰撞的新建模方法, 简称为 LZB 方法。……