空天旅行舱着陆系统设计与分析

发布时间：2017-07-14 17:27

  本文关键词：空天旅行舱着陆系统设计与分析

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【摘要】：空天旅游项目具有广阔的市场前景,空天旅行飞行器设计成为当前临近空间飞行器设计的热点方向之一。某空天旅行项目采用浮空气球搭载空天旅行舱,可重复使用着陆装置着陆回收的设计方案。由于空天旅行舱具有着陆环境复杂、工况恶劣和载人等特征,从而导致其着陆装置设计至关重要。本文即在此背景下开展该空天旅行舱着陆装置的设计与分析工作。空天旅行舱采用着陆缓冲机构在地面进行着陆,由于空天旅行舱回收时下沉速度较大,且要求可重复回收,所以需要保证在着陆过程中用于保障乘客生命安全的着陆装置的安全性和稳定性。本文从空天旅行舱的总体参数出发,对空天旅行舱的着陆系统进行了初步设计,然后对空天旅行舱进行虚拟样机的建模,对空天旅行舱的多种工况进行仿真,选取极限工况,得出其着陆响应。然后将动力学模型进行参数化,选取相关的内部填充参数作为设计变量,采用代理模型方法对空天旅行舱的过载进行优化。为了研究不同外部参数对空天旅行舱的着陆动力学响应情况,以刚柔耦合动力学理论为基础,采用多体动力学软件和有限元分析软件建立了空天旅行舱的着陆系统刚柔耦合动力学模型,重点研究了土壤摩擦系数、着陆水平姿态角以及水平着陆速度等参数对空天旅行舱着陆性能的影响。最后,设计了适用于空天旅行舱单个着陆腿进行落震试验的落震试验台,包括起吊释放装置、测力平台与传感器,该落震试验台也可用于飞机起落架的落震试验。
【关键词】：空天旅行舱 着陆缓冲机构 动力学仿真 着陆响应 落震试验台
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V423
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 常用研究方法16-18
• 1.4 本文的主要研究工作18-20
• 第二章 空天旅行舱着陆装置初步设计20-32
• 2.1 引言20-21
• 2.2 空天旅行舱总体参数21
• 2.3 总体布局方案21-23
• 2.3.1 着陆架结构形式21-22
• 2.3.2 着陆架数量22-23
• 2.4 缓冲器参数计算23-31
• 2.4.1 缓冲器行程估算23-27
• 2.4.2 停机载荷的确定27
• 2.4.3 缓冲器设计27-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 空天旅行舱动力学建模与仿真32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 基于Adams/View的动力学建模32-38
• 3.2.1 运动副的建立32-33
• 3.2.2 缓冲力的建立33-36
• 3.2.3 土壤模型的建立36-38
• 3.3 极限工况的确定38-40
• 3.4 仿真结果分析40-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 空天旅行舱着陆系统参数分析52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 动力学模型参数化52-54
• 4.2.1 着陆缓冲机构参数化53
• 4.2.2 地面参数化模型53-54
• 4.2.3 着陆初始条件参数化54
• 4.2.4 输入载荷参数化54
• 4.3 内部参数优化分析54-59
• 4.3.1 代理模型方法55-58
• 4.3.2 优化结果分析58-59
• 4.4 外部参数对着陆性能的影响分析59-67
• 4.4.1 刚柔耦合动力学基础59-61
• 4.4.2 刚柔耦合建模过程61-63
• 4.4.3 不同外部参数对着陆性能的影响63-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 落震试验台设计68-79
• 5.1 引言68
• 5.2 落震试验台设计要求68-69
• 5.3 落震试验台的设计69-72
• 5.3.1 试验台架69-70
• 5.3.2 吊篮系统70
• 5.3.3 测力平台70-71
• 5.3.4 电器控制设备71
• 5.3.5 传感器71-72
• 5.4 落震试验台校核72-78
• 5.4.1 试验台架的校核72-73
• 5.4.2 吊篮系统与测力平台的校核73-77
• 5.4.3 落震试验台模态分析77-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-80
• 6.1 总结79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85

【参考文献】

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本文编号：542020