某无人机火箭助推发射段动力学仿真

航空航天技术中的结构动力学分析与仿真航空航天技术的发展离不开结构动力学分析与仿真。

在航空航天领域，结构动力学分析与仿真是评估和改进载荷、振动与静态应力以及结构疲劳寿命等关键参数的重要手段。

本文将讨论航空航天技术中的结构动力学分析与仿真的意义、方法以及应用。

一、结构动力学分析的意义结构动力学分析是通过模拟载荷情况下结构的振动和应力响应，来评估结构的可靠性和安全性。

在航空航天工程中，结构动力学分析有以下几个重要意义：1. 评估结构可靠性：结构动力学分析能够通过模拟不同的载荷情况，分析结构的振动和应力响应，从而评估结构的可靠性和安全性，为设计和改进结构提供依据。

2. 优化结构设计：结构动力学分析可以帮助工程师发现结构中的问题和瓶颈，从而优化结构的设计。

通过分析振动模态以及应力分布等参数，可以针对性地提出结构改进的方案，提高结构的性能和可靠性。

3. 降低结构疲劳寿命：结构动力学分析可以通过模拟结构的振动和应力响应，评估结构的疲劳寿命。

通过合理设计和调整结构的刚度和减振装置，可以降低结构的疲劳损伤，延长结构的使用寿命。

二、结构动力学分析的方法结构动力学分析主要涉及模态分析、应力分析和疲劳寿命评估等方法。

下面分别介绍这些方法：1. 模态分析：模态分析是分析结构的振动特性和模态形态的方法。

通过利用有限元分析软件，可以计算和分析出结构中的振动特征模态，包括自由振动模态和强迫振动响应模态。

模态分析结果可以帮助确定结构的固有频率、振动模态和模态质量等信息。

2. 应力分析：应力分析是研究结构在不同载荷下的应力分布和应力集中的方法。

通过建立结构的有限元模型，在给定的载荷条件下，可以计算结构中各点的应力响应。

应力分析可以帮助发现结构中的应力集中区域和高应力区域，从而进行优化设计和改进。

3. 疲劳寿命评估：疲劳寿命评估是通过模拟结构在不同工况下的应力响应，计算并评估结构的疲劳寿命。

疲劳寿命评估是航空航天技术中非常重要的一部分，可以帮助确定结构的使用寿命和维修周期，保证结构的可靠性和安全性。

某无人机火箭助推发射段动态分析与仿真
马威;马大为;崔龙飞
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】为检验某无人机火箭助推发射装置的性能，建立无人机发射系统的三维
实体模型及有限元模型，并基于显式动力学方法对无人机有限元模型进行动力学仿真。

由仿真结果可知，能量平衡关系得到了满足，无人机运动特性均满足设计要求，为无人机的发射提供了一定的参考。

【总页数】4页(P91-93,138)
【作者】马威;马大为;崔龙飞
【作者单位】南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.折叠翼无人机火箭助推发射过程影响因素分析与仿真 [J], 夏曼;浦黄忠;甄子洋;
郭小良
2.火箭助推无人机起飞段发射动力学建模与分析 [J], 马威;马大为;胡智琦;庄文许;
王新春
3.某无人机火箭助推发射段动力学仿真 [J], 马威;马大为;崔龙飞;吴跃飞;王新春
4.火箭助推无人机起飞发射段建模与仿真 [J], 李浩;肖前贵;胡寿松
5.无人机单(双)火箭助推发射安全性对比分析 [J], 陈刚
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推进剂性能评估及动力学模拟在航天实践中，推进剂作为飞行器的动力来源起着关键作用。

而推进剂性能评估和动力学模拟是提高飞行器推进效率和可靠性的重要手段，也是推进剂研究的重要方向之一。

推进剂性能评估是指对推进剂在实际使用环境下的物理、化学、热学特性进行测试、分析和评价，确认其是否符合设计要求和使用规范的一系列工作。

推进剂性能评估不仅需要考虑推进剂在静态条件下的特性，也需要考虑推进剂在高速飞行时的动态性能。

因此，推进剂性能评估包含静态实验和动态实验两个方面。

静态实验的主要目的是评估推进剂的化学、物理性质以及稳定性等。

一般包括：零点检查、密度测定、黏度测定、闪点测量、燃点测量等。

另外，还需要考虑推进剂在储存、转运、加注、排放等过程中对环境的危险性评估。

通过静态实验评估，可得到推进剂的物化性能数据，为设计飞行器提供依据。

动态实验是指在热场环境下，测试推进剂的热化学特性。

动态实验主要包括热分解机理分析、气相反应动力学测定、燃烧特性测试、喷射性能测定等。

热分解机理分析可帮助确定推进剂的分解路径，确保推进剂稳定性。

气相反应动力学测定可确定推进剂的燃烧性能和爆炸性能。

燃烧特性测试可以了解推进剂的燃烧过程及特性，改进推进剂燃烧性能。

推进剂动力学模拟则是针对推进剂的运动特性进行分析和预测，为推进剂设计和工程应用提供参考和依据。

建立推进剂动力学模型需要考虑推进剂的物理特性，利用计算机模拟系统对推进剂的燃烧过程进行模拟，预测推进剂的燃烧性能和工况。

目前，推进剂动力学模拟主要应用于发动机燃烧室和尾焰的流场和热场计算、尾喷管静压计算和喷流抛出角度等方向。

推进剂性能评估和动力学模拟的目的在于，为推进剂的研制提供了理论和实践的保障，提高了飞行器的燃烧效率和安全性。

随着技术的不断进步，推进剂性能评估和动力学模拟将进一步发展，为我国航天技术的快速发展提供支持和保障。

第2讲牛顿第二定律的基本应用学习目标 1.会用牛顿第二定律分析计算物体的瞬时加速度。

2.掌握动力学两类基本问题的求解方法。

3.知道超重和失重现象，并会对相关的实际问题进行分析。

1.2.3.4.1.思考判断(1)已知物体受力情况，求解运动学物理量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。

(√)(2)运动物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解，所以加速度由运动情况决定。

(×)(3)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。

(×)(4)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。

(×)(5)加速上升的物体处于超重状态。

(√)(6)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。

(√)(7)根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。

(×)2.(2023·江苏卷，1)电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。

电梯加速上升的时段是()A.从20.0 s到30.0 sB.从30.0 s到40.0 sC.从40.0 s到50.0 sD.从50.0 s到60.0 s答案A考点一瞬时问题的两类模型两类模型例1 (多选)(2024·湖南邵阳模拟)如图1所示，两小球1和2之间用轻弹簧B相连，弹簧B与水平方向的夹角为30°，小球1的左上方用轻绳A悬挂在天花板上，绳A与竖直方向的夹角为30°，小球2的右边用轻绳C沿水平方向固定在竖直墙壁上。

两小球均处于静止状态。

已知重力加速度为g，则()图1A.球1和球2的质量之比为1∶2B.球1和球2的质量之比为2∶1C.在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小为3gD.在轻绳A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为2g答案BC解析对小球1、2受力分析如图甲、乙所示，根据平衡条件可得F B＝m1g，F B sin30°＝m2g，所以m1m2＝21，故A错误，B正确；在轻绳A突然断裂的瞬间，弹簧弹力未来得及变化，球2的加速度大小为0，弹簧弹力F B＝m1g，对球1，由牛顿第二定律有F合＝2m1g cos 30°＝m1a，解得a＝3g，故C正确，D错误。

无人机气动弹射动力学仿真与优化卢伟;马晓平;周明;杨会涛【摘要】The constitution, structure, working principle and launching process of an UAV pneumatic launcher are described.Dynamic mathematical model of the pneumatic launcher is analyzed and established by using the simulta-neous constraint method based on the closing-vector-circle method and the equations of force balance by simplifying its physical model.In order to get the parameters such as the variations of velocity and acceleration with time, the dynamic simulation model of the launching process is established in the environment of Matlab/Simulink.By combi-ning Genetic Algorithm with Simulink, the simulation and optimization of the pneumatic launcher are realized .The results and their analysis show preliminarily that: the pneumatic catapult launcher suppresses the drawbacks of the existing launch devices such as requiring substantial space, acceleration peak,and low efficiency of track;it offers significant theoretical reference for the manufacture of the UAV pneumatic launcher .After optimization,the launch -ing length is shortened, the maximum of acceleration decreased and the acceleration wave is reduced.A working platform is offered for the modeling, simulation and optimization of the UAV pneumatic launcher.%介绍了一种无人机气动弹射系统的组成、结构、工作原理和发射过程。

火箭发动机动力系统优化设计与仿真火箭发动机是航天运载器的关键部件，其性能直接关系到航天器的发射能力和载荷能力。

为了提高火箭发动机的性能，需要进行动力系统的优化设计与仿真。

本文将详细介绍火箭发动机动力系统优化设计与仿真的方法与技术。

一、火箭发动机动力系统的组成与工作原理火箭发动机动力系统主要由燃烧室、喷管、喷嘴和涡轮泵等组成。

火箭发动机的工作原理是通过将燃料和氧化剂混合燃烧产生的高压高温气体排出喷管和喷嘴，从而产生巨大的推力。

二、火箭发动机动力系统优化设计的目标火箭发动机动力系统优化设计的目标是提高发动机的性能，具体包括提高工作效率、增加推力和降低燃料消耗。

三、火箭发动机动力系统优化设计的方法与技术1. 流场仿真：通过数值计算方法对火箭发动机的流场进行仿真，从而优化燃烧室和喷管的结构。

流场仿真可以有效预测气体流动情况、压力与温度分布等参数，通过改变喷管形状和燃烧室结构，优化燃烧过程，实现最佳的气体扩散和推力输出。

2. 燃烧过程仿真：通过燃烧室内燃料和氧化剂的燃烧过程仿真，可以优化燃烧室的结构和燃烧参数，提高燃烧效率。

燃烧过程仿真可以通过数值模拟计算燃料和氧化剂的反应速度、混合比例、燃烧产物生成等参数，通过调整燃烧室的结构和工作参数，实现最佳的燃烧效果。

3. 涡轮泵仿真：涡轮泵作为火箭发动机的动力来源，其性能直接影响到飞行器的发射能力。

通过涡轮泵的仿真，可以优化涡轮泵的叶轮结构和工作参数，提高涡轮泵的效率和输出功率。

四、火箭发动机动力系统优化设计的实例以液体火箭发动机为例，通过对动力系统的流场仿真、燃烧过程仿真和涡轮泵仿真，可以提高液体火箭发动机的推力和燃烧效率。

首先，通过流场仿真，优化燃烧室和喷管的结构，改变喷管的形状和尺寸，改变喷嘴的角度和面积，实现最佳的气体扩散和推力输出。

其次，通过燃烧过程仿真，优化燃烧室的结构和燃烧参数，调整燃料和氧化剂的混合比例和供给方式，提高燃料的燃烧效率，减少燃料的消耗。

无人机气压弹射起飞动力学仿真分析李德庚1，周明2，黄迟1，陈建龙1，汪强1（1.西安爱生无人机技术有限公司，西安710065；2.西北工业大学，西安710072）摘要：基于气压弹射装置的工作原理，建立弹射过程的动力学模型，针对影响弹射起飞的4个关键参数（充气压力、发射角、储气瓶容积和活塞直径）进行了数值仿真计算和分析，分析结果表明，给定无人机和滑车质量时，充气压力和气缸活塞直径对发射加速过程影响显著，发射角和储气瓶容积的改变对发射初始过程影响极小。

最终将仿真结果和试验数据进行比对，验证了动力学模型的正确性，对气压弹射装置的研制设计具有重要的参考价值和工程意义。

关键词：无人机；气压弹射；动力学模型；数值仿真中图分类号:V279文献标志码:A文章编号：1002-2333（2020）12-0096-04 Dynamic Simulation and Analysis on Pneumatic Catapult-assisted Take-off of UAVLI Degeng1,ZHOU Ming2,HUANG Chi1,CHEN Jianlong1,WANG Qiang1(1.Xi’an ASN UAV Technology Co.,Ltd.,Xi’an710065,China;2.Northwestern Polytechnical University,Xi’an710072,China) Abstract:The dynamic models of catapult-assisted take-off(C.A.T.O.)are built on the basis of the principle of pneumatic catapult.Four key parameters which includes charge pressure,launch angle,the cylinder volume and piston diameter areinvestigated into the simulation.The analysis indicates that charge pressure and piston diameter have a deep effect on the takeoff velocity,launch angle and the cylinder volume affect it lightly when the mass of UAV and the shuttle is certain. Finally,the simulation results are compared with experiment results,which proves the correctness of the dynamic models, and also provides an important theoretical value and engineering significance.Keywords:UAV;pneumatic catapult;dynamic models;numerical simulation0引言如今，军事科技发展迅速，无人机已成为各国信息化军事装备中不可或缺的一员，并承担越来越重要的作用。