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1、第35卷第2期航天返回與遙感2014年4月SPACECRAFTREC0VERY&REMOTESENSING25自落式緩沖氣囊仿真研究周清艷言金(中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，襄陽441003)摘要緩沖氣囊被廣泛應(yīng)用于武器裝備及物資空投、航天器著陸回收、汽車安全氣囊等領(lǐng)域。設(shè)計(jì)具有優(yōu)良緩沖性能的氣囊系統(tǒng)可以減小物品或乘員所受的沖擊力，最大程度上避免了物資的損壞和乘員傷亡。文章以某型空投緩沖系統(tǒng)所用氣囊作為研究對象，運(yùn)用LS．DYNA有限元仿真軟件，采用控制體積法對該氣囊緩沖過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，同時(shí)，結(jié)合工程計(jì)算與試驗(yàn)測試，合理確定氣囊設(shè)計(jì)中關(guān)鍵技
2、術(shù)狀態(tài)，獲得了帶有輔囊的自落式緩沖氣囊設(shè)計(jì)思路與方法，提高了研制品質(zhì)，節(jié)省了研制成本與周期。關(guān)鍵詞氣囊緩沖過程輔囊有限元分析控制體積法中圖分類號：TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1009．8518(2014)02．0025—06DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2014．02．004SimulationoftheSelf-droppingCushionAirbagZHOUQingyanYANJin(AerospaceLife—suppo~IndustriesofAVIC，Xiangyang441003，China)Ab
3、stractThecushionairbagiswidelyusedinmilitaryequipment，reliefsuppliesairdrop，spacecraftrecovery,automobilesafetyairbagsandsoon．Damageofsuppliesandinjuryofcrewscanbeeffectivelyavoidedwithairbagofgoodcushionperformancewhichreducetheforceandloadofimpact．Basedonreferenceofacertaina
4、irdropairbagsystem，aresearchofcushionprocessispresentedbytheuseofLS—DYNAsimulationsoftwareandControlVolumeMethodtosimulatecushionprocessoftheairdropairbagsystemnumerically．Withengineeringcalculationandtests，adesignconceptandmethodofairbagsystemwithasubsidiaryairbagisachieved，w
5、hichmakesthecostandtimeofdesignanddevelopmentreduced．Keywordsairbag；cushionprocess；addedairbag；finiteelementanalysis；ControlVolumeMethod0引言最早的氣囊裝置是在20世紀(jì)40年代因飛機(jī)安全保護(hù)提出【1】，氣囊保護(hù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于國防軍事領(lǐng)域、航天器著陸與回收、武器裝備與物資空投、汽車安全氣囊等領(lǐng)域[2。]。隨著對緩沖效果的要求提高，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、材料更先進(jìn)、效果更可靠的氣囊正在為大家所關(guān)注和研究。緩沖氣囊種類較多，按充
6、氣方式不同可分為主動充氣式和自然充氣式；按結(jié)構(gòu)形式可分為單氣囊和組合式氣囊；按是否放氣可分為封閉式和排氣式，排氣式又可分為恒定排氣孔式和可控排氣孔式。對氣囊的緩沖研究主要有兩種：一類是解析分析方法，文獻(xiàn)[4]建立的模型假設(shè)氣囊壓縮為等溫過程，給出了重裝空投用自落式緩沖氣囊的一般設(shè)計(jì)思路和計(jì)算方法；另一類是數(shù)值模擬即動態(tài)非線性有限元仿真【5J，其優(yōu)勢在于可以進(jìn)行緩沖氣囊的全向緩沖特性分析，模擬各種著陸環(huán)境，適用于計(jì)算各種柔性織物收稿日期：2013．070226航天返回與遙感2014年第35卷的結(jié)構(gòu)變形，對其工作過程中的速度、加速度、動量、能量及應(yīng)力應(yīng)
7、變的分布情況都能夠有效地表示出來。國內(nèi)對于氣囊工作過程的模擬仿真研究已經(jīng)逐漸發(fā)展起來[】，目前較為流行的有控制體積法(ControlVolumeMethod，CV)和流固耦合法(ArbitraryLagrangianEulerian，ALEoCV法研究氣囊緩沖過程，可以得到較為理想的氣囊外形變化情況，計(jì)算時(shí)間短，占用計(jì)算機(jī)資源少，大大降低了計(jì)算成本。ALE法尚在探索和改進(jìn)中，相比CV法而言，它可以計(jì)算并獲取囊內(nèi)流場數(shù)據(jù)，在計(jì)算氣囊、降落傘等高速充氣過程中非常有必要lJ卜J。因此，氣囊的仿真研究有著很大的發(fā)展空間，有待于進(jìn)一步的努力。本文針對某空投貨
8、臺緩沖系統(tǒng)開展研究，重點(diǎn)分析氣囊緩沖工作過程。采用CV法，運(yùn)用LS．DYNA軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)合工程估算，為研究氣囊工作
