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【摘 要 】本文在流体动力计算的基础上,对翼片展开过程进行了系统动力学分析,建立了系统动力学模型,并应用ADAMS进行了仿真计算,得到了翼片展开过程中的动力学参数,为结构强度仿真计算提供了输入,对指导结构设计具有重要意义.
【关 键 词 】翼片；动力学；ADAMS；FLUENT
1.引言
空投滑翔体与飞机分离一段时间后滑翔翼展开.此时滑翔体具有较高的水平运动速度和一定的竖直运动速度,翼板在展开机构和在空气动力的共同作用下迅速展开,运动到极限位置与限位固定锁紧装置发生碰撞并锁紧.该过程是一个及其复杂的过程,在设计过程中,明确翼板的展开方式,掌握翼板的动力学参数,对翼板的结构设计具有重要指导意义.
本文对包腹翼展开过程进行了动力学分析,建立了动力学模型；通过对翼板流体动力学仿真计算,得到了翼板的流体动力方程.在此基础上,应用ADAMS建立了翼板展开过程的动力学仿真模型,通过仿真计算,得到了翼板在展开过程中的运动学和动力学参数.
2.系统动力学分析
2.1 坐标系
在分析过程中,由于开翼时间比较短,忽略系统纵向速度变化,并且假设滑翔体不动,受到系统运动反方向的气流,这样该系统就简化成一个二自由度系统,建立如图1所示的直角坐标系xoy.为了更方便进行动力学分析,采用广义坐标系θ1、θ2来描述该系统,其中θ1是翼片1的弦与竖直方向的夹角,θ2为翼片2的弦与竖直方向的夹角.A、B分别为翼片1和翼片2的质心.
3.动力学仿真
在ADAMS中建立模型,如图3所示.
仿真结果可以看出,展开过程中翼片2首先开始动作,绕两翼片的连接轴旋转展开,只到两翼片限位机构发生碰撞并锁定,在此过程中翼片1保持不动,当两翼片之间锁定之后,一起绕翼片1与滑翔体之间的轴旋转展开到位.整个过程用时0.18s,两翼片所受最大流体力分别为730N和623N,翼片展开最大角速度为1336°/s.
4.结束语
本文对翼片展开全过程的系统动力学特性进行了研究,得到了翼板的流体动力特性、运动学和动力学特性,为翼片结构的强度校核提供了输入,对翼片的设计和修改提供了强有力的技术支持,也为同类机构的设计提供了快捷的研究方法.