无人机伞回收动力学分析

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1、第44卷第1期2012年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No．1Feb．2012无人机伞回收动力学分析郭亮1’2张红英2童明波2(1．成都飞机设计研究所，成都，610041，2．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，南京，210016)摘要：在建立无人机六自由虎飞行力学模型和降落伞回收动力学模型的基础上。对无人机的整个回收过程进行仿真分析，并与飞行试验进行了比较．结果表明：本文所采用的方法较为准确地预测了整个

2、减速伞工作阶段中的相关动力学特性．计算结果还包括了无人机与回收系统的相对运动过程，有效地预测了回收过程的危险情况，为无人机控制律和回收系统设计提供了重要参考．关键词：无人机，回收}伞系统，动力学中圈分类号：0355文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)01·0014-06DynamicsAnalysisonParachuteRecoveryofUnmannedAerialVehicleGuoLian91”，ZhangHongfin92，TongMingb02(1．ChengduAircraftDesign&Rese

3、archInstitute，Chengdu，610041·China；2．KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNational·AdvancedDesignTechnologyofFlightVehicle，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Basedonsixdegreesoffreedom(DOF)flightdynamicsmodelofUAVandparachuterecov

4、erydynamicmodel，aquantitativepredictionofthewholemotionprocessisgivenaftersimulation．Forvail—datingthemethod，acomparisonismadebetweenthecomputationalresultsandavailableflighttestda—ta，andachievesfavorableagreement．ThesimulationresultsincluderelativemovementofUAVandre—

5、coverysystemandpredictdangeroussituationsatrecoverystage，whichareanimportantreferenceforthedesignofUAVcontrollawandrecoverysystem．Keywords：unmannedaerialvehicle；recovery；parachutesystem；dynamics无人机的回收方式主要有：水平滑跑着陆，伞降回收，撞网回收，空中回收等。其中，水平滑跑着陆由于方便、高效，具有较为广泛的应用；撞网回收一般应用于重量小

6、、速度低的小型无人飞行器；空中回收[1-】对于回收系统的要求较高，实际运用难度较大；伞降回收被广泛地运用于航天器的回收，但在高速带翼飞行器的回收上应用较少。由于一些高速飞行器在设计时，根据其飞行包线、任务剖面及性能的综合考虑，未布置着陆滑跑系统，而伞回收系统具有便于总体布置、重量小、对其他系统依赖度低等特点，能够满足这些高速无人飞行器平台的使用要求阳】。因此，需要对无人机伞回收系统开展研究，其中无人机伞回收过程动力学特性研究是无人机伞回收系统研制的关键技术。准确、全面地了解飞行器回收动力学特性对于总体设计十分重要，直接影响回收系统

7、在机上的布置、回收系统与布局的兼容性、以及回收过程中动载荷对于飞行器的影响等。国内外对于降落伞回收的研究侧重各种返回舱、装备、货箱等回收物的仿真研究，对于带翼飞行器的伞回收过程仿真方法的研究较少。在飞船或货箱的回收中，回收系统与回收物之间发生碰撞的几率很小，所以对于伞包、伞衣、伞绳在整个运动过程中轨迹及姿态的研究比较少。与常规的回收物的伞收稿日期：2010．08—06；修订日期：2011—07—13通讯作者：童明波，男，教授，博士生导师，1966年1月生，E-maiL；gswi@nu姐．edu．cn．第1期郭亮，等：无人机伞回收动

8、力学分析15回收过程不同，无人机在进行回收过程中飞控系统仍然处于工作状态，仿真及飞行试验表明飞控系统在减速伞工作阶段对无人机的姿态仍能起一定的控制效果，适当的姿态控制有利于回收系统的安全、有效地工作。在伞降回收方法中，有关伞包出舱、拉直、充气及稳降