直升机应急着水试验若干关键问题的研究

论文摘要

研究直升机应急着水砰击问题在军事和民用上,都有着现实的工程背景。目前在国内关于这方面的研究尚处于空白状态。本文正是鉴于对直升机及浮囊应急着水试验装置的研制,为了减少研制成本、提高试验精度、解决试验装置研制过程中的攻关难题,对试验装置技术方案进行了深入研究。通过对应急着水试验方案的探讨,分析并确定了直升机应急着水试验中的关键问题。一是模型仰角和偏航角的姿态控制和保持以及释放过程中的模型姿态变化的控制；二是模型着水砰击的流固耦合问题；三是模型释放后,如何控制小车与模型的水平速度同步。并分别对这些问题进行了深入的分析和研究。首先,按照试验要求设计出模型着水的姿态控制结构,解决直升机应急着水试验中模型姿态的控制和调节问题。着重对受力点与质心的偏差对直升机模型空中姿态的影响进行分析,借助MATLAB软件求出了质心位移曲线和转角变化曲线,定量地分析e和l的取值对模型姿态变化的影响。其次,结合试验要求对直升机浮囊应急着水砰击问题进行简化处理。分别用理论方法和基于ANSYS/LS-DYNA的数值计算方法对直升机浮囊着水砰击在同一工况下进行分析,得出了直升机浮囊水平速度、加速度随时间变化曲线；分析了理论计算与数值计算结果误差的产生原因。并通过三组对比计算分析仰角,偏航角及竖直速度对着水砰击过程中直升机及浮囊水平速度的影响程度。为牵引小车水平速度同步控制研究提供依据。最后,提出对牵引小车速度进行同步控制的一般方法。将仿真产生的速度曲线经过试验修正产生原始信号曲线,经过采样开关采样、离散化,存储在数字控制器里；试验时,根据具体工况调用经离散的控制信号,对其进行恢复和重构。总之,本文根据直升机应急着水试验的要求,分析并着手解决试验过程的若干关键问题。为试验装置的研制提供了理论指导,具有重要的研究价值和现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 直升机应急浮囊研究现状
• 1.3 主要内容及结构安排
• 第2章 直升机应急着水试验装置方案及关键问题分析
• 2.1 直升机应急着水试验装置方案介绍
• 2.1.1 方案设计依据与要求
• 2.1.2 试验装置方案确定
• 2.2 直升机应急着水试验存在的关键问题分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 直升机着水过程姿态的控制
• 3.1 模型着水过程姿态的控制结构设计及原理分析
• 3.2 受力点与质心偏差对直升机空中姿态的影响分析
• 3.2.1 模型姿态变化理论分析
• 3.2.2 直升机模型着水控制
• 3.2.3 ADAMS仿真过程及其结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 直升机应急浮囊着水砰击理论分析
• 4.1 着水砰击问题研究现状
• 4.2 直升机应急浮囊着水砰击问题的简化
• 4.3 直升机应急浮囊着水砰击理论分析
• 4.3.1 受力分析
• 4.3.2 直升机应急浮囊着水砰击运动平衡方程
• 4.3.3 着水砰击过程中水平速度变化规律
• 4.4 本章小结
• 第5章 直升机应急浮囊着水砰击数值模拟
• 5.1 ANSYS/LS-DYNA求解着水砰击问题基本理论
• 5.2 模型建立及求解过程
• 5.3 计算结果与分析
• 5.3.1 数值计算结果与分析
• 5.3.2 数值计算与理论分析结果的对比分析
• 5.4 不同工况对着水砰击过程中水平速度变化规律影响分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 牵引小车水平速度同步控制研究
• 6.1 概述
• 6.2 牵引小车速度同步控制技术研究
• 6.2.1 直升机模型着水开始后运动模型的建立
• 6.2.2 牵引小车同步运动的控制实现
• 6.2.3 牵引小车速度信号重构的MATLAB实现
• 6.3 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文