基于Kane方程的拖曳式诱饵释放过程动态特性分析

《基于Kane方程的拖曳式诱饵释放过程动态特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJul252014VOl35No71912—1921lSSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducnhkxb@buaaeducn基于Kane方程的拖曳式诱饵释放过程动态特性分析阎永举，李道春，向锦武+，刘凯北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191摘要：研究了航空拖曳式诱饵释放过程中的动态特性。根据诱饵的运动状态，将释放过程划分为自由状态、放索状态和拖曳状态。利用Kane

2、方程建立了拖曳式诱饵释放的多体系统动力学模型，其中拖索离散为若干段刚性杆，诱饵视为刚体与拖索铰接，其上的作用力包括铰约束力、气动力和重力。针对放索过程中第1个索段质量时变引起的变质量动力学问题，采用Generalizeda算法进行时域求解。在此基础上分析了载机不同飞行高度、飞行速度、拖索释放速度以及拖曳点位置对诱饵释放过程中动态特性的影响。结果表明：在低空高速下释放，诱饵的俯仰角幅值较小，质心相对位置变化较稳定，收敛速度较快，但载机飞行速度过大时，诱饵容易靠近载机尾流区并受其影响；放索速度增大时，

3、诱饵俯仰角幅值增大，质心会出现纵向沉浮运动；拖曳点远离重心时，俯仰角震荡幅值增大，当靠近重心时，收敛性变差，应合理设计并优化拖曳点位置和放索速度。关键词：拖曳式诱饵；释放；动态特性；多体动力学；中图分类号：V219；0313．7文献标识码：AKane方程文章编号：10006893(2014)07191210现代对抗作战中，精确制导武器的大量装备严重威胁到作战飞机的安全。航空拖曳式诱饵系统(AeronauticTowedDecoySystem)以诱饵来模拟保护目标的运动特性，进而影响雷达导引来吸引导

4、弹攻击，提高载机的战场突防和生存能力。为了不影响载机机动性能，拖曳式诱饵为临战即时释放，释放过程中要求快速、稳定，并且完全释放后要能够很好地模拟载机运动。目前，拖曳式诱饵系统已成为航空发展的重要武器装备，美国空军和海军包括F16、B1B、F／A～18等作战飞机均已相继装备了拖曳式诱饵系统口。2]，但出于技术保密原因，相关研究资料尚未公开。两个或者多个物体由一根或若干根较长的绳索或者拖缆连接而组成的多体系统，通常被称为拖曳系统。针对航空拖曳系统动力学特性的研究，目前国内外主要集中在拖曳靶标和低频天线

5、等方面。Zhu和Rahn[。1建立了柔性天线在圆周运动下的非线性动力学模型，分析了天线运动的稳定性；Jeffrey等阻1研究了拖曳状态下靶标的运动与控制；郑小洪等口1研究了机载甚低频拖曳天线的稳态动力学特性；Quisenberry和Arena[61将绳索离散为相互连接的刚性杆，建立了绳索运动的离散模型，并指出相同单元数量下离散杆法比集中质量法更精确地反映出绳索实际工况；williams等。7。12。采用多体系统动力学对拖索进行建模分析，研究了圆周运动以及风作用下的稳定性，并讨论了拖索展开控制策略、

6、载机航迹控制规划以及相关系统参数的影响；而针对拖曳式诱饵系收稿日期：2013—09—02；退修日期：2013—12—12；录用日期：2014-01—23；网络出版时间：2014—02—1009：42网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detaii／s1000—689320130530html基金项gl：国家自然科学基金(91216102)；高等学校博士学科点专项科研基金(20131102120014)*通讯作者Tel：010-82338786E-mail：xiangjw@buaaeduc

7、n黾属格式YanYJ，LiDc，XiangJW，etalDynamiccharacteristicsana／ysisoftoweddecoyduringreleasebasedonKanejSequationLJ3ActaAeronauticaetAstronaut／caS／n／ca，2014，35(Z)：1912—1921闽承举，李道春，向锦武，等基fKane方程的拖曳式诱饵释放过程动态特性分析!如航空学报，2014，35(77：1912．1921阎永举等：基于Kane方程的拖曳式诱饵释放过程动

8、态特性分析统，Doty[131将拖索诱饵看做变长度的单摆，研究了诱饵投放过程中的动力学特性，但模型中仅将绳索视为刚性杆处理；芦艳龙等口4。1朝针对载机定直平飞和水平盘旋时，诱饵在拖曳状态下的运动特性进行了建模分析，没有考虑投放过程和绳索气动力的影响，唐乾刚和王振国口61针对高空飞艇投放子弹的动力学特性进行了研究，但由于子弹较小，将其视为质点处理且没有考虑气动载荷的影响；马东立等口71采用集中质量法建立了缆绳的动力学模型，重点分析了释放过程中拖曳点的拉力变化和缆绳形状。拖曳式诱饵系统