弹射救生数值仿真及不利姿态下救生性能分析

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1、第31卷2010年第10期10月航空学报ACTAAER()NAUTICAETASTR()NAUTICASINICAV01．31No．10()ct．2010文章编号：1000—6893(2010)10—1927-06弹射救生数值仿真及不利姿态下救生性能分析郁嘉，林贵平，毛晓东(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)NumericalSimulationofEjectionSeatandAnalysisofPerfolrmanceUnderAdverseAttitudesYuJia，LinGulping，MaoXiaodong(SchoolofAeronaut

2、icScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics．Beijing100191。China)摘要：国内弹射座椅救生性能预测分析主要依赖地面弹射试验。由于国内相关试验设备的缺乏。不利姿态下弹射座椅的救生性能很难通过试验获得，因此国内不利姿态下弹射座椅救生性能的分析研究比较薄弱。采用数值仿真的方法对弹射座椅的救生性能进行预测和分析，针对弹射座椅弹射过程的4个阶段分别建立了数学模型，其中自由飞阶段采用四元数法代替欧拉速率方程，以解决传统的六自由度方程出现的奇异性问题。采用四阶龙格一库塔法对数

3、学模型进行求解。计算结果与地面弹射试验结果吻合较好。在此慕础上，对某新型弹射座椅的弹射姿态轨迹进行计算，分析研究了弹射座椅在不利姿态下的救生性能．得到不利姿态下弹射座椅救生性能不佳的主要原因是座椅高速稳定性差以及飞机向下的牵连速度和飞机滚转角的影响，并根据分析结果提出了改善弹射座椅不利姿态下救生性能的基本方法。关键词：弹射座椅；数值仿真；四元数法；龙格一库塔法；不利姿态中图分类号：V244．21文献标识码：AAbstract：TheescapeperformanceevaluationofanejectionseatinChinadependsmainlyonsledte

4、stswhichmaytakealongtime．Duetothelimitsofavailableexperimentalfacilities，researchofejectionseatperfor-manceunderadverseattitudesisrarelydone．Inthisarticle，anumericalsimulationmethodisdevelopedtoevaluateandanalyzetheescapeperformanceofejectionseatsunderadverseattitudes．Theejectionprogressf

5、ellintofourphases．Themathematicmodelsofeachphasearebuilt．ThequaternionmethodratherthantheEulerangularvelocityequationisadoptedinthefreeflightphasetoresolvethesingularityproblemofatraditional6degreeoffreedomequation．Themathematicmodelsaresolvedusingfour-orderRunge-Kuttamethods．Thecomputati

6、onalresultsagreedwellwiththesledtestexperimentdata．TheejectionseatattitudeandtrajectoryarecalculatedandanalyzedtostudytheperfoFinanceofaescapesysteminadverseattitudeconditions．Thema-jorcausesofpoorperformanceofanescapesystemunderadverseattitudeconditionsaretheinstabilityoftheseatathighspe

7、edandtheinfluenceofaircraftembroilingmovement．Somebasicmethodstoimprovethees-capeperformanceofejectionseatsunderadverseattitudesareproposedaccordingtOtheanalysis．Keywords：ejectionseat；numericalsimulation；quaternionmethod；Runge-Kuttamethod；adverseattitude弹射座椅是现代高速战斗机