飞机盘旋运动时拖缆动力学分析与数值模拟研究

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航空拖曳系统在军事武器试验、空中加油装备等领域有着许多切实、广泛的工程实践应用,对拖曳系统的深入研究,具有显著的国防应用价值。研究航空拖曳系统的运动状况,构建系统动力学模型,分析系统的运动性能。对拖缆动力学模型采用改进方法,以数值理论计算验证了改进方法的正确性和有效性,并将其用于飞机圆周盘旋时的应用分析。主要研究工作和成果如下:
  (1)阐述航空拖曳系统的组成结构和运动过程,说明拖缆在系统研究中的重要性。论述拖缆的建模类型和数值分析方法,提出针对拖曳飞机运动状况,构建拖缆的动力学模型和分析实践应用。
  (2)构建航空拖曳系统各部分结构的动力学和运动学模型。对拖缆连续模型应用微元分析法建立了拖缆微元的飞行动力学模型。将有限元和多体系统动力学理论相结合,采用拖缆有限元的离散模型进行动力学建模分析。
  (3)阐述拖缆模型的多体系统动力学理论,构建拖缆多体系统动力学模型进行仿真分析。在匀速直线运动状态下,分析了拖缆的运动构型和不同参数对拖缆稳态性能的影响。
  (4)针对飞机圆周盘旋运动,提出一种改进的拖缆多刚体系统动力学模型,并构建拖缆连续模型的动力学方程。当飞机匀速圆周盘旋时,在相同条件下对两种拖缆动力学模型的旋转稳态构型结果进行对比验证,并分析了不同参数对拖缆应用性能的影响和拖缆的振动特性。
  研究结果表明,改进构建的拖缆多刚体系统动力学模型是正确可信的,能够用于工程应用分析。
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