吕斐凯 贺卫亮

无人机翼伞回收系统刚柔耦合动力学建模方法

吕斐凯 贺卫亮

（北京航空航天大学，北京 100191）

利用可控翼伞实现固定翼无人机的精确回收具有十分广阔的应用前景。然而，由于无人机与翼伞之间的相对运动，柔性伞绳随时发生变化，导致现有基于刚性假设的动力学模型不能准确地反映无人机与翼伞之间的约束关系。为了解决这个问题，文章提出了一种基于柔性伞绳的翼伞-无人机系统多体动力学建模方法：假设翼伞和无人机之间由多根抗拉不抗压的弹性绳单元连接，建立相应的柔性伞绳动力学模型；再结合翼伞和无人机的运动方程，推导出翼伞-无人机系统的刚柔耦合动力学模型。通过与8自由度模型的对比发现，当控制输入较大时这种耦合模型更能反映翼伞-无人机系统的运动情况。

刚柔耦合 多体模型 动力学建模 翼伞-无人机系统 翼伞回收

0 引言

伞降回收是一种无人机的常用回收方式，具有质量轻、包装体积小、成本低廉、对其他系统依赖程度低等优点。无人机的伞降回收一般采用圆形伞或十字形伞，这些降落伞对环境的敏感度高，缺乏主动控制能力，在环境风的影响下往往会导致无人机的着陆位置远远偏离预定目标，在海洋、山地、沼泽、森林等复杂地形条件下很难实现无人机的安全着陆[1-2]。翼伞是一种特殊的可控式滑翔降落伞，通过对左右操纵绳的控制，可以进行滑翔、转弯和雀降等多种机动，具备克服风场干扰、实现精确着陆的能力[3]。……