某巡飞武器折叠展开机构可靠性及运动精度分析
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折叠式飞行器机翼展开装置的技术研究作者:许云飞张志坚颜永富费晓伟来源:《航空兵器》2014年第06期摘要:折叠式飞行器机翼在空中展开过程中,机翼展开装置工况多变,机翼受力情况复杂,因此对展开装置提出了较高的技术要求。
本文结合工程实践,对机翼展开过程、机翼展开过程中的受力分析等问题进行讨论,并总结了展开装置的主要设计特点及关键部件的设计难点。
关键词:机翼展开装置;翼展过程;设计特点中图分类号:V224+.4 文献标识码:B 文章编号:1673-5048(2014)06-0028-04ResearchofUnfoldingDeviceofFoldingWingAircraftXUYunfei,ZHANGZhijian,YANYongfu,FEIXiaowei(ChengduAircraftIndustrial(Group)Co.Ltd,Chengdu610092,China)Abstract:Whenthewingsoffoldingwingaircraftunfoldingintheair,thestatusoftheunfolding devicearechangeableandtheforcesonthewingarecomplicated,thesefortheunfoldingdeviceputfore wordahighertechnicalrequirement.Inthispaper,theexpansionprocessandtheforcesonthewings duringtheexpansionprocessareanalyzedintegratingwiththeengineeringpractice.Theprincipledesign featureofunfoldingdevicealongwiththeaporiaofthedesignofcriticalcomponentisthensummarized.Keywords:wingunfoldingdevice;expandingprocess;designcharacter0 引言折叠式飞行器由于其折叠后体积小,便于地面筒(箱)式发射、空中载机携带投放等特点,展开后又具备飞行器的飞行功能,其应用领域在不断扩大。
第12卷第32期2012年11月1671—1815(2012)32-8588-04科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.12No.32Nov.2012 2012Sci.Tech.Engrg.某典型折叠机构的磨损寿命研究及优化张娟1张磊2温志勋1李祚军1(西北工业大学力学与土木建筑学院1,西安710072;西安航天动力研究所2,西安710100)摘要针对航空航天柔性机构具有复杂非线性的特点,提出一种在多软件平台下建立柔性机构模型并进行运动学仿真的方法。
对某典型折叠机构进行参数化建模及运动学分析,并采用不同可靠性分析方法对折叠机构进行可靠性分析和磨损寿命分析。
最后对机构进行磨损寿命优化。
优化结果显示机构最大应力水平显著降低,磨损寿命显著提高。
关键词折叠机构参数化建模可靠性分析磨损寿命优化中图法分类号V216.13;文献标志码A2012年7月2日收到,7月26日修改西北工业大学基础研究基金(JC20110256)资助第一作者简介:张娟,博士,副教授。
折叠机构是飞行器上的重要部件。
一般来说,折叠机构的失效,主要是由于磨损造成的。
因此,在机构运动过程中,如何减少磨损,提高折叠机构寿命是当前需要研究的主要内容。
随着机构不断向着高速、轻量化发展,对运动精度和可靠性有着更高的要求,传统分析已经不能满足机构精度的需要。
在对机构分析中考虑柔性体的影响,会大大提高结果的精度。
林高用,冯迪等[1]通过建立铝合金挤压过程中磨损严重部位的磨损量与挤压次数之间的确切关系,提出了一种考虑挤压次数影响的总磨损量计算公式。
王雷刚,黄瑶等[2]基于修正的Archard 磨损理论,应用有限元数值模拟软件进行仿真分析,计算了锥形和弧形两种挤压模具型腔的磨损,并进行了结果分析。
孙现龙,廖勇刚等[3以典型磨损规律、可靠性工程理论以及概率工程设计方法对曲柄压力机的滑块运动参数精度进行了分析研究,得出了滑块机构铰链连接处的磨损对曲柄压力机运动可靠性的影响。
专利名称:一种巡飞器折叠翼展开机构测试装置专利类型:实用新型专利
发明人:钟维宇,邓星,蒲航,申恒艳,刘辉,邹莉莉申请号:CN201821625679.3
申请日:20181008
公开号:CN208968793U
公开日:
20190611
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型涉及一种巡飞器折叠翼展开机构测试装置,包括安装平台,所述安装平台顶部设有升降机构,所述升降机构上设有测试台;所述测试台的中部设有多条同心的环形槽,环形槽的两侧分别设有多排安装孔,所述多排安装孔的外侧设有安装槽;还包括安装于环形槽上的剪切销冲击测试机构、安装于安装孔上的锁紧销冲击测试机构、安装于安装槽上的过位档销冲击测试机构。
本实用新型的折叠翼展开机构测试装置能够进行多性能指标同步精确测试,测得试验数据可靠,可以大幅度降低多次测试成本。
申请人:湖南航天机电设备与特种材料研究所
地址:410205 湖南省长沙市枫林三路217号
国籍:CN
代理机构:长沙正奇专利事务所有限责任公司
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DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2015.02.004无人机折叠翼展开动力学分析张 钦1,聂 宏1,2,张 明1,2,张丹丹1(1.南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室,江苏南京 210016)(2.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏南京 210016)摘要:折叠翼的展开性能关系着箱式发射无人机在发射后能否正常的飞行。
以箱式发射无人机折叠翼为研究对象,根据其结构及工作原理,建立展开机构运动的微分方程;利用LMS Virtual.Lab 建立展开动力学模型,分析机翼在不同扭簧刚度下的展开过程,得到机翼展开角度、角速度、角加速度和冲击载荷曲线;利用橡胶进行减振并探讨阻尼系数对减振效果的影响。
结果表明:机翼能够在设计要求的时间内展开到位并锁定,加入橡胶后的冲击载荷降低了46.7%,随着橡胶阻尼系数的增加,振动逐渐减弱。
关键词:折叠翼;展开;LMS ;动力学仿真;减振中图分类号:V279 文献标识码:A 文章编号:2095-509X (2015)02-0012-05 随着无人驾驶飞行器(Unmanned Aerial Vehi⁃cle,UAV)在飞行器家族中的发展壮大,其在各行各业表现出的优秀的多用途能力和特种能力备受重视[1-2]。
折叠翼无人机是将折叠机翼技术应用到无人机上,可在其储存、发射、飞行、回收阶段通过机翼的折叠、展开改变无人机的空间几何尺寸,改善其储存运输性能、发射回收性能和气动性能[3]。
近年来,折叠机翼越来越多地见诸于各类无人机的设计方案中。
诺斯罗普·格鲁曼公司研制的X -47B 无人舰载战斗机采用铰链多连杆形式的折叠机构[4],在机库储存和舰上停靠时将机翼向上折叠130°,可以有效地节省舰载空间;洛克希德·马丁公司研制的“鸬鹚”[5]潜射无人机能将机翼沿分离面转轴上下折叠并装入潜艇的导弹发射筒之中,通过机械导轨弹射而出;美国陆军研究所研制的炮射无人机(GLUAV)采用前翼向后、后翼向前紧贴机身折叠的方式,可装入81~155mm 增程制导炮弹之中[6],由炮弹发射至目标区域,投放并执行任务。
飞行器折叠式弹翼机构动态性能研究的开题报告一、研究背景和意义折叠式弹翼是一种新型飞行器翼面机构,具有结构简单、可靠性好、重量轻、折叠灵活等优点。
在飞行器设计中,如何充分利用这种翼面机构的性能,提高飞行器的动态稳定性和控制能力,是一个重要的研究方向。
本文将探究折叠式弹翼机构在实际飞行中的动态性能,为提高飞行器的控制能力和性能表现提供理论支持。
二、研究内容和方法本文将采用理论分析和数值仿真相结合的方法,探究折叠式弹翼机构在飞行器运动过程中的动态特性和控制效果。
具体研究内容包括:弹性翼面在不同飞行状态下的动态响应特性、折叠式弹翼机构的动态稳定性分析、弹翼机构在飞行控制中的应用等。
三、预期研究成果本文预计在以下方面取得研究成果:1. 探究折叠式弹翼机构的动态性能与控制效果,提高飞行器的动态稳定性和控制能力。
2. 分析折叠式弹翼机构在不同飞行状态下的动态响应特性,为其在飞行器设计中的应用提供理论基础。
3. 验证数值仿真结果的准确性和可靠性,提高理论研究和工程应用的可靠性和实用性。
四、研究进度安排1. 研究背景和意义,确定研究方向和内容,完成开题报告。
时间:1周。
2. 收集相关文献资料,深入了解折叠式弹翼机构的设计原理和工作机制,了解弹性翼面的动力学特性和控制原理。
时间:2周。
3. 建立折叠式弹翼机构的数学模型,分析其动态特性和控制效果。
时间:2周。
4. 编程实现模型的数值仿真,模拟折叠式弹翼机构的动态响应特性和控制效果,分析结果。
时间:3周。
5. 综合分析理论分析和仿真结果,总结折叠式弹翼机构在飞行器中的应用前景和发展趋势,撰写毕业论文。
时间:4周。
五、存在的问题和解决方案目前存在的问题主要有:1. 折叠式弹翼机构的动态特性和控制效果尚未得到充分研究和探究。
2. 现有研究存在缺乏理论分析和数值仿真相结合的问题。
3. 实际应用中可能面临弹性翼面失效等风险。
针对上述问题,本文将采用理论分析和数值仿真相结合的方法,深入探究折叠式弹翼机构的动态特性和控制效果,验证结果的可靠性和准确性,同时针对实际应用中可能存在的风险,采取多重保障措施,确保研究结果的安全性和实用性。
折叠尾翼机构动作同步可靠性分析庞欢(长安大学汽车学院,西安 710072)摘要:分析某导弹折叠尾翼机构的同步性失效的原因和特点,并针对该机构动作同步性问题的特点,提出较为通用的机构动作同步可靠性评估方法。
最后,利用b和b 建立该导弹折叠尾翼展开过程的联合仿真模型,并结合所提出的同步可靠性评估方法,对四片舵面的展开同步可靠性进行评估。
关键词:折叠尾翼,动作时间,同步可靠性,kriging模型1.引言在工程领域,尤其在航空航天领域,通常用几个相同的机构同时动作来完成某个功能,如飞机上多把锁将起落架舱门锁定,在舱门放下前和收上后,要求多把锁能同时打开或关闭,以完成对起落架舱门的解锁和上锁功能;导弹上设计4片折叠尾翼,在空中投放后,需要四片折叠尾翼同时展开,以实现对导弹姿态的控制;诸如此类的例子广泛存在,如图1所示:(a) (b) (c)图1具有同步性要求的机构举例(a.含四片折叠尾翼导弹;b.含三把锁的舱门系统;c.含八把锁的舱门系统)机构动作的不同步会影响功能的完成甚至导致失效。
如导弹的四片折叠翼面展开时间差过大会导致导弹姿态无法控制,影响飞行轨迹,甚至导致导弹坠落。
因此,在设计时,通常会对机构动作的同步性提出明确要求。
在机构同步性研究方面,肖杰等[1]通过设计正交试验,利用仿真方法分析了影响对接锁系运动同步性的主要因素,明确了提高锁系运动同步可靠性的改进方向。
刘炳强等[2]针对某型空间相机的大尺寸焦面调焦机构,推导出运动同步性误差计算公式,并计算得到该调焦机构的最大运动同步性误差,但该方法仅适用于两个产品的同步性分析,很难应用于多个产品的同步性分析。
在同步可靠性评估方法方面,早期的研究主要集中在火工品上。
火工产品的同步可靠性问题是指点火后,几个火工品同时燃爆的概率,该类火工产品的工作不同步主要由电极的材料、集合形状和表面状况、电机与炸药的接触情况的随机性引起,通常认为各火工产品的工作时间独立同分布(分布类型和分布参数均相同)。
某巡飞武器折叠展开机构可靠性及运动精度分析
摘要:通过建立等效动力模型得出巡飞器折叠展开机构的运动规律,进而对折
叠展开机构进行动态静力分析,对机构运动功能可靠性及运动精度进行了较为全
面的探讨和研究。
该方法可用于飞行器分离机构,展开机构和折叠机构等的可靠
性及运动精度分析。
关键词:巡飞器;可靠性;运动精度
一引言
随着现代战争观念的转变,巡飞武器得以广泛应用。
巡飞武器是一种可由多
种平台投放,在空中进行巡逻飞行,以执行情报侦察、精确打击和毁伤评估等作
战任务的新型弹药。
巡飞武器兼具飞航导弹和无人机的特点,与飞航导弹相比,
巡飞弹滞空时间长、持续威慑能力强;与无人机相比,巡飞弹可以像常规导弹一样,能够快速进入作战区域,并可实现对目标精确打击。
折叠展开机构作为巡飞
武器的关键机构之一,其能否正常运行将直接影响到武器系统的巡航能力及命中
精度。
更严重的,如果折叠机构开或者展开失效,将可能引起初始发射失败或攻
击目标的变化,造成无法弥补的重大损失。
因此,对巡飞武器折叠展开机构进行
分析显得尤为必要。
二动力学模型
(一)几何模型
某型巡飞器弹翼及舵翼折叠展开机构可以简化成如图1所示的机构模型。
折
叠机构由舱体、压盖、固定轴、驱动源等部分组成,模型中所有构件材料均为低
碳钢,密度为7830 ,杨氏模量为210 GPa,泊松比为 0. 3。
巡飞器在发射筒内时,翼面折叠,由发射筒内壁限位;发射离箱后,翼面在
驱动源产生的扭矩驱动下绕旋转轴转动实现展开到位,锁紧装置将翼面锁定,完
成展开过程,巡飞器转入正常飞行姿态[1]。
模型受力分析如下:
折叠展开机构可视为理想约束系统,系统运动微分方程为:
式中:为翼面绕转轴的转动惯量;为外翼绕转轴的展开角加速度;为驱动源刚度;为翼
面的展开角度;为翼面折叠状态驱动源的预转角;m 为翼面的重量;g 为重力加速度;L 为外翼质心a到转轴中心O的距离;M1为气动阻力矩; M2为摩擦力矩。
式1可以转化为标准的Runge格式进行求解,选取时间为自变量,以折叠翼面展开角度、角速度为变量,变量的初值为,建立常微分方程组,如式2 所示[2]:
(二) 运动仿真
弹翼展开机构的驱动力由驱动源提供,力的大小根据驱动源的外径、内径、圈数等计算
得到,驱动源提供的驱动力大小随时间的变化关系如图3 所示[3]。
展开机构在确定参数下的运动特性,所得到的翼面展开角度随时间的变化曲线如图5 所示。
由该曲线可见,展开机构在理想的运动环境下, S可以运行到90°的规定位置。
三折叠机构可靠性分析
(一) Neumann随机有限元法基本方程
根据Neumann级数展开式,可得到考虑结构材料、几何形状、载荷同时具有随机性时Neumann随机有限元法的基本方程
Neumann随机有限元法可以很方便地获得结构响应量x的子样,经过统计计算得到随机
量x的各阶矩,然后根据式就可得到其概率密度函数的渐近展开式,结合式运用数值积分计
算结构的可靠度。
(三)折叠机构可靠性算例
根据折叠弹翼结构组成、载荷及传力特点,其有限元计算模型可利用对称性,只取一侧
折叠翼,具体单元类型选取如下:
折叠翼骨架的接口取为三角形壳元,骨架的其余部分都取空间梁元。
翼面外露段的矩形
壳元与体元之间通过大刚度梁元过渡。
折叠翼转盘的转轴及连接轴作为一体取为八节点体元。
折叠翼外露段采用矩形壳元。
根据计算结果,可知:靠近转轴的的节点14和128的可靠度分别为0.999998和
0.999973,其余节点的可靠度均接近于1.0。
根据一阶边界法得到的折叠弹翼静强度结构可靠度为0.999972。
说明该弹翼的结构设计合理,完全可靠性满足要求。
四折叠机构运动精度分析
巡飞器折叠机构为周向均布、同向折叠,在不考虑巡飞器折叠机构弹性变形的前提下,
综合考虑折叠机构构成零件个体基本尺寸偏差和零件间配合公差,以及机构运动相对误差对
机构输出运动精度的影响,研究整个机构运动误差的概率特征,建立精度失效模型进行运动
精度计算分析。
其中,“*”代表理想尺寸;“”代表理论偏差;“”代表理论均值;“3”代表随机偏差。
机构输出运动的随机特性取决于结构参数和输入运动的随机特性。
机构确定后,理想尺
寸和系统误差就成为非随机变量,这时所求问题的解与均值等于0的中心化随机变量有关。
由于机构对称,所以只分析上半部分的随机特性即可。
五结论
通过具体计算,某巡飞器折翼展开机构的正常运动可靠性为0.989,由此可得以下一些结论:在折叠展开机构的正常运动可靠性计算中,机构启动可靠性约为1;在展开到位时,其运
动可靠性为0.9967;机构到位锁住的可靠性为0.9923。
由于受各随机因素的影响,在不同的
展开位置,其运动可靠性不同。
参考文献
[2] 张国建. 一次二阶矩可靠度方法及其软件[J]. 北京航空航天大学学报, 1999, 25: 605-606.
[3] 董玉革, 王纯贤, 赵显德, 等. 模糊可靠性分析改进的一次二阶矩法[J]. 应用科学学报, 2006, 24: 302-306.。