排氣式氣囊緩沖主動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

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1、第37卷第3期航天返回與遙感2016年6月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING39排氣式氣囊緩沖主動(dòng)控制技術(shù)研究李博高樹義(北京空間機(jī)電研究所,北京100094)摘要?dú)饽揖彌_主動(dòng)控制技術(shù)是提高氣囊緩沖性能的一項(xiàng)技術(shù),旨在排氣階段通過控制排氣口面積的大小來控制囊內(nèi)氣體的壓強(qiáng)以保持恒定,從而使得這一過程中的過載得以較為均勻分布。文章通過建立動(dòng)力學(xué)模型和控制系統(tǒng)模型,對(duì)氣囊緩沖主動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了仿真研究。在建立氣囊緩沖動(dòng)力學(xué)模型時(shí),沒有采用通常的等熵方法來近似求解排氣階段的囊內(nèi)氣體溫度,而是考慮了囊內(nèi)氣體的能量變化,并采用龍哥庫塔法求解出了囊內(nèi)氣體溫度、壓強(qiáng)

2、以及緩沖過載等重要變量,將氣囊緩沖動(dòng)力學(xué)模型在Simulink軟件中寫入為自定義函數(shù),建立氣囊排氣控制系統(tǒng)模型,進(jìn)行仿真。通過仿真分析了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間與著陸速度對(duì)緩沖效果的影響,并結(jié)合主動(dòng)控制氣囊的工作特點(diǎn)嘗試給出了合適的排氣控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。文章對(duì)氣囊排氣主動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了有益的探索研究。關(guān)鍵詞氣囊排氣主動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真回收著陸中圖分類號(hào):V244.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1009-8518(2016)03-0039-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2016.03.005StudyofActiveAirbagVentControlTechnolo

3、gyLIBoGAOShuyi(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China)AbstractAsamethodtopromoteairbagcushioningeffect,activeairbagbuffercontroltechnologycanchangeventareaduringventingprocess,soastokeeppressureintheairbagandoverloadoftheloadingstable.Thispaperbuildsakineticmodelandc

4、ontrolmodelofactivebuffercontrolairbag,andthenstudiesactiveairbagbuffercontroltechnologybysimulation.Whilebuildingthemathematicmodelofthisprocess,thispaperdoesn’tuseisentronicmethodtoapproximatelysolvetemperatureofairinairbag,butwithconsiderationabouttheenergychangeoftheairinairbag,usesRunge-

5、Kuttainterationtoobtainsolutionsofsomeusefulvariables,suchastemperatureandpressureofairinairbagandoverload.Then,itputsthemathematicmodelofcushioningprocessintoUser-DefinedFunctionsofSimulink,andbuildsthemodelofventcontrolsystem.Finally,thepapermakessimulationtoanalysetheinfluencesofdrivingmec

6、hanism’sresponsetimeandinitialvelocityerror,andtriestofindasuitablemechanismtocontrolthevent,basedoncharacteristicsofactiveventcontrolairbags.Allabovemakeaninvestigationofthetechnologyofactiveairbagventcontrol.Keywordsairbag;activeventcontrol;drivingmechanism;simulation;landing收稿日期:2016-03-08

7、基金項(xiàng)目:國家重大科技專項(xiàng)工程40航天返回與遙感2016年第37卷0引言緩沖氣囊作為一種傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型著陸緩沖設(shè)備,在航天器著陸回收、無人機(jī)著陸以及物資和裝備空[1-3]投等方面得到了廣泛的應(yīng)用。美國更是在新一代載人飛船CEV與CST-100的研制過程中發(fā)展了適合[4-6]于這兩種飛船的氣囊著陸緩沖系統(tǒng)。緩沖氣囊分為排氣式氣囊與不排氣氣囊。相對(duì)于不排氣氣囊,排氣式氣囊在緩沖效率得到較大提高的同時(shí)還具有質(zhì)量較輕的優(yōu)勢(shì),但目前常見的排氣式緩沖氣囊還存在[7]一些弱點(diǎn),諸如:過載曲線呈三

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