航天器降落伞减速系统动力学

第1章概论1

1.1降落伞的应用与发展1

1.2航天器降落伞减速着陆技术4

1.2.1航天器降落伞减速着陆技术概述4

1.2.2航天器降落伞减速着陆技术的发展6

1.2.3航天器降落伞减速着陆过程10

1.3航天器降落伞减速系统动力学16

1.3.1降落伞拉直动力学16

1.3.2降落伞充气动力学19

1.3.3降落伞稳定下降动力学21

1.3.4降落伞动力学参数辨识21

1.3.5降落伞动力学仿真软件22

第2章降落伞气动减速装置24

2.1降落伞的组成及主要设计参数24

2.1.1降落伞的组成24

2.1.2降落伞的主要设计参数25

2.2常用降落伞的结构27

2.2.1平面圆形伞34

2.2.2截锥形伞34

2.2.3锥形带条伞34

2.2.4环缝伞35

2.2.5无肋导向面伞35

2.2.6环帆伞36

2.2.7盘缝带伞36

2.2.8方形伞36

2.2.9十字形伞37

2.2.10可控翼伞37

2.3降落伞的开伞过程37

2.3.1开伞过程概述37

2.3.2航天器降落伞开伞过程40

2.4降落伞的充气性能41

2.4.1充气时间41

2.4.2伞衣阻力面积变化43

2.4.3开伞动载45第3章物伞系统动力学基础51

3.1刚体动力学模型51

3.1.1一般刚体动力学模型51

3.1.2考虑附加质量的刚体动力学方程54

3.1.3刚体运动学方程57

3.2降落伞动力学模型58

3.2.1降落伞的几何参数58

3.2.2降落伞的质量参数59

3.2.3降落伞动力学方程61

3.2.4降落伞的气动力62

3.3物伞系统动力学模型63

3.3.1一般物伞系统多体动力学模型63

3.3.2不同自由度的物伞系统动力学模型65

第4章航天器降落伞减速系统动力学建模78

4.1航天器降落伞系统动力学模型78

4.1.1飞船降落伞减速系统78

4.1.2简化假设与坐标系定义79

4.1.3返回舱动力学模型80

4.1.4降落伞动力学模型82

4.1.5吊挂约束模型85

4.2单舱下降阶段动力学模型89

4.3拉直阶段动力学模型89

4.3.1模型假设89

4.3.2伞包动力学模型90

4.3.3约束模型90

4.3.4初始条件和终止条件91

4.4充气阶段动力学模型91

4.4.1简化假设91

4.4.2阻力面积随时间的变化92

4.4.3收口伞衣的充满时间92

4.4.4质量和转动惯量93

4.4.5附加质量及其变化率95

4.4.6充气阶段降落伞的动力学方程95

4.4.7初始条件和终止条件96

4.5稳定下降阶段动力学模型97

4.5.1质量和转动惯量97

4.5.2全张满阶段动力学方程97

第5章伞舱盖弹射分离动力学99

5.1降落伞的开伞方式99

5.1.1弹伞筒弹射开伞100

5.1.2弹伞器弹射开伞100

5.1.3弹伞舱盖牵引开伞100

5.1.4引导伞牵引开伞100

5.2弹伞分离动力学模型100

5.2.1动力学模型101

5.2.2方程的分析解104

5.3柔性绳索的多节点质量阻尼弹簧模型109

5.3.1坐标系定义109

5.3.2质量阻尼弹簧模型的动力学方程111

5.4弹伞舱盖拉伞包过程动力学模型113

5.4.1模型假设和坐标系定义114

5.4.2伞舱盖动力学方程115

5.4.3伞包动力学方程117

5.4.4连接约束模型117

5.5柔性绳索的连续模型120

5.5.1坐标系建立120

5.5.2空间连续绳索的动力学方程121

5.5.3连续绳索动力学模型的简化123

5.6伞舱盖拉伞包过程的连续模型124

5.6.1基本假设124

5.6.2坐标系建立124

5.6.3边界条件125

5.6.4初始条件126

5.6.5模型求解流程127

第6章航天器降落伞拉直动力学与抽打现象128

6.1降落伞直线拉出模型128

6.2大型降落伞拉直动力学模型130

6.2.1大型降落伞拉直过程阶段划分131

6.2.2主伞拉直过程各阶段的动力学模型131

6.3大型降落伞拉直过程中的抽打现象分析142

6.3.1抽打现象的特征参数定义143

6.3.2抽打现象的特点分析144

6.3.3抽打现象的形成原因分析146

6.3.4抽打现象的影响因素分析148

第7章航天器降落伞减速系统动力学参数辨识方法149

7.1降落伞动力学参数辨识概述149

7.1.1辨识特点149

7.1.2辨识算法150

7.2基于极大似然法的充气阶段参数辨识151

7.2.1算法原理151

7.2.2辨识流程153

7.2.3降落伞充气参数辨识153

7.3基于遗传算法的稳定下降阶段参数辨识156

7.3.1算法原理156

7.3.2辨识流程157

7.3.3降落伞气动力参数辨识158

第8章航天器降落伞减速系统试验光测图像分析方法163

8.1光测图像分析的基本原理163

8.1.1坐标系定义163

8.1.2光学成像基本原理164

8.1.3双目视觉基本原理165

8.2机载光测图像分析方法166

8.2.1机载光测图像的特点167

8.2.2机载光测图像预处理168

8.2.3伞衣区域分割173

8.2.4机载光测图像分析175

8.3地面光测图像分析方法178

8.3.1地面光测图像的特点178

8.3.2地面光测图像的预处理179

8.3.3降落伞区域分割180

8.3.4地面光测图像分析190

第9章航天器翼伞减速系统动力学193

9.1翼伞概述194

9.1.1典型结构194

9.1.2翼伞的主要术语及定义195

9.1.3气动力特性198

9.1.4减速和雀降性能199

9.1.5开伞控制方法200

9.1.6折叠包装201

9.1.7工作过程202

9.2翼伞系统的动力学模型203

9.2.1几何参数203

9.2.2附加质量204

9.2.3六自由度模型206

9.2.4八自由度刚性铰接模型213

9.2.5十二自由度非刚性连接模型219

9.3翼伞系统的归航轨迹设计221

9.3.1轨迹设计中的质点模型221

9.3.2翼伞系统的分段归航设计223

第10章航天器降落伞减速半实物仿真系统229

10.1系统动力学仿真架构229

10.1.1仿真框架的构建思路230

10.1.2模型的分解230

10.1.3模型的连接232

10.2航天器降落伞减速着陆仿真框架的实现233

10.2.1降落伞减速着陆仿真框架的层次结构233

10.2.2航天器降落伞减速着陆系统阶段模型的转换236

10.3航天器降落伞减速着陆半实物仿真系统关键技术237

10.3.1航天器降落伞减速着陆半实物仿真系统结构组成237

10.3.2航天器降落伞减速着陆半实物仿真系统网络设计239

10.3.3航天器降落伞减速着陆半实物仿真系统实时控制240

10.3.4航天器降落伞减速着陆半实物仿真系统运行流程242

10.4减速着陆动力学仿真子系统244

10.4.1减速着陆动力学仿真子系统结构和设计244

10.4.2回收程序控制装置模拟程序设计245

10.5环境压力模拟子系统249

10.5.1返回舱取压孔附近压力系数249

10.5.2环境压力模拟子系统组成和运行流程250

10.6程控自动测试与IO子系统251

10.6.1IO子系统组成251

10.6.2IO子系统的技术实现252

第11章航天器降落伞减速系统试验方法254

11.1相似准则254

11.1.1马赫数255

11.1.2雷诺数255

11.1.3弗劳德数255

11.1.4斯特劳哈尔数255

11.1.5质量比256

11.1.6结构特性256

11.2风洞试验256

11.2.1风洞试验装置257

11.2.2常规风洞试验263

11.2.3动态开伞试验269

11.2.4流动显示试验270

11.2.5翼伞风洞试验272

11.2.6数据修正方法273

11.3空投试验276

11.3.1伞塔投放试验277

11.3.2飞机空投试验277

11.3.3浮空气球空投试验278

11.3.4探空火箭空投试验280

11.4其他试验方法281

11.4.1拖曳试验281

11.4.2水洞试验282

参考文献284

查看全部↓

《航天器降落伞减速系统动力学》系统论述了航天器降落伞减速系统的基础知识、动力学理论、半实物仿真技术及试验方法，包含了作者科研过程中的许多实践经验和理论成果。《航天器降落伞减速系统动力学》共11章，第1～2章主要阐述了航天器降落伞减速着陆技术发展概况，动力学建模与仿真研究现状，降落伞的设计、结构、开伞过程及充气性能等基础知识；第3～9章详细论述了航天器降落伞减速系统相关的系统动力学建模、弹射分离动力学建模、拉直充气动力学建模、参数辨识方法、试验光测图像分析方法、翼伞系统动力学建模及归航设计方法等理论成果；第10章介绍了航天器降落伞减速半实物仿真系统的构建及关键技术；第11章论述了航天器降落伞减速系统的各类试验方法，重点介绍了风洞试验技术。《航天器降落伞减速系统动力学》基本上涵盖了航天器降落伞减速系统动力学理论、仿真和试验研究的各方面内容，侧重论述基础理论、基本方法和关键技术，并提供了一些有用的技术数据。