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旋转牵引式降落伞弹射系统动力学仿真与分析

阳碧慰 王敏

阳碧慰,王敏. 旋转牵引式降落伞弹射系统动力学仿真与分析[J]. 机械科学与技术,2023,42(5):694-701 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220021
引用本文: 阳碧慰,王敏. 旋转牵引式降落伞弹射系统动力学仿真与分析[J]. 机械科学与技术,2023,42(5):694-701 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220021
YANG Biwei, WANG Min. Dynamics Simulation and Analysis of Rotating Traction Parachute Ejection System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(5): 694-701. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220021
Citation: YANG Biwei, WANG Min. Dynamics Simulation and Analysis of Rotating Traction Parachute Ejection System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(5): 694-701. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220021

旋转牵引式降落伞弹射系统动力学仿真与分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220021
基金项目: 西南科技大学大学生创新基金项目精准专项(JZ19-115)
详细信息
    作者简介:

    阳碧慰(1997−),本科,研究方向为机械设计制造及其自动化,ybw13419177308@163.com

    通讯作者:

    王敏,实验师,硕士,xgxyqwm@163.com

  • 中图分类号: TH133.2;V219

Dynamics Simulation and Analysis of Rotating Traction Parachute Ejection System

  • 摘要: 为了缩短降落伞开伞时间,对无人机降落伞弹射系统进行了研究。通过高速旋转方式,采用牵引球将降落伞伞口牵引开,增大伞口初始面积,加速气流进入伞内。使用Solidworks进行三维建模后,导入Adams进行运动学仿真,对仿真结果进行分析。结果发现,牵引球在弹射出仓后做斜抛运动,在4个方位散开,其运动方式和运动轨迹符合设想。结果表明:增大电机转速可以增大牵引球在水平方向的速度和位移,增大弹簧刚性系数可以增大牵引球在竖直方向上的速度和位移;理想状态下,最佳电机转速为2000 °/s,弹簧刚度系数为80 N/m;与以往系统相比,该无人机回收伞降系统开伞时间仅为1.4033 s,开伞用时至少缩短了0.5 s。
  • 图  1  降落伞弹射系统

    图  2  降落伞弹射系统的自动触发流程

    图  3  T-11高级战术伞降系统

    图  4  动力学仿真模型

    图  5  牵引球运动轨迹前视图

    图  6  牵引球运动轨迹俯视图

    图  7  牵引球与伞口的位置关系

    图  8  牵引球的运动轨迹

    图  9  牵引球在z轴方向的速度

    图  10  牵引球在x轴方向的速度

    图  11  牵引球在y轴方向的速度

    图  12  牵引球在z轴方向的位移

    图  13  牵引球在x轴方向的位移

    图  14  牵引球在y轴方向的位移

    图  15  牵引球的动能

    图  16  牵引球的重力势能

    图  17  不同电机转速下牵引球的运动轨迹

    图  18  不同弹簧刚度系数下牵引球的运动轨迹

    表  1  零件之间的运动副设置

    构件名称 约束作用类型
    底座与大地 固定副
    底座与推塞 圆柱副
    底座与仓壳 旋转副
    仓壳与降落伞 圆柱副
    推塞与底座 弹簧力
    推塞 压力
    牵引球1与推塞与降落伞 接触力
    牵引球2与推塞与降落伞 接触力
    牵引球3与推塞与降落伞 接触力
    牵引球4与推塞与降落伞 接触力
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    表  2  其余参数设置

    参数数值
    降落伞质量 0.020 kg
    小球材质
    小球直径 8 mm
    仓壳外径 51 mm
    仓壳壁厚 2 mm
    弹簧刚度 80 N/m
    弹簧力函数 Step(time,1,8,1.0001,−8)
    预载荷 8 N
    转速MOTION_1 −2000 °/s
    转速MOTION_2 −2000 °/s
    转速MOTION_3 −2000 °/s
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    表  3  不同类型降落伞的名义直径和开伞用时

    降落伞类型名义直径/m开伞用时/s
    太阳能无人机伞降系统 3.2 4
    多旋翼无人机失控开伞系统 1.2 2.5
    无人机伞降回收系统 2.8283 3.8
    旋转牵引式降落伞弹射系统 1.3467 1.4033
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-27
  • 网络出版日期:  2023-05-29
  • 刊出日期:  2023-05-25

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