系留气球系统三拉索收放状态建模与仿真

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1、第2卷第3期航空工程进展V0I．2No．32011年8月ADVANCESINAER0NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGAug．2O11文章编号：1674-8190(2011)03—255—05系留气球系统三拉索收放状态建模与仿真赵攀峰，王永林，薛松海(中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥230013)摘要：系留气球是一种依靠气囊内的浮升气体获得浮力，并用缆索拴系固定的浮空器。系留气球、三根机械拉索、地面转动梁等构成系留气球三拉索收放系统，综合考虑收放系统中三拉索的运动特性，采用Matlab

2、／Sim—ulink工具对近地三拉索收放运动进行系统建模，建立了整体的三拉索收放运动状态的仿真模型，仿真结果表明：仿真计算结果与实际飞行测量数据符合度好，结果比较合理。因此，仿真模型的建立为气球系统设计与放飞操作提供依据。关键词：系留气球；收放系统；拉索；仿真中图分类号：V273文献标识码：AModelingandSimulationoftheLaunchandRecoveryStateofThreeGuyCablesoftheTetheredAerostatSystemZhaoPanfeng，WangYonglin

3、，XueSonghai(No．38ResearchInstitute，ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Hefei230013，China)Abstract：Atetheredballoonisakindofaerostat，whichisfilledwithlow—densitygasinitsgasbag，andisfas—tenedwithcable．Thelaunchandrecoverysystemwiththreeguycablesoftethereda

4、erostatincludestetheredaerostat，threeguycablesandrotationalgirderonground．Consideringthemovementcharacteristicoftheguycablesinthelaunchandrecoverysystem，themodelonthelaunchandrecoverymotionstatesofthreeguycablesisestablishedinthisarticle．Thesystemmodelingisesta

5、blishedbyusingsoftwareMatlab／Simulink．Thecurveofthesimulationresultshows：thesimulationresultagreeswiththeflighttestdatawell，theresultisreasona—ble．Sotheestablishmentofthesimulationwillprovidesupportforthedesignoftetheredaerostatsystemandtheflyingoperation．Keywo

6、rds：tetheredaerostat；launchandrecoverysystem；guycables；simulation国都在竞相开发和研制_2]。由于其具有留空时间0引言长、覆盖面积大、能耗低、便于拆收、机动性强的优系留气球是一种依靠气囊内的浮升气体获得点，可用于气象预报、飞行器监测、广播通讯、地形浮力，并用缆索拴系固定的浮空器。借助于系留缆测绘、低空预警、边海防的空中监测以及反恐监测索、气动升力和剩余浮力，可以在空中特定范围内等，因而受到普遍的关注。目前，系留气球在通讯、实现定高度、长时间驻留[】]。遥

7、测、侦察、干扰和预警等领域得到了广泛的系留气球作为飞机和卫星不可替代的一种全应用。新概念的空中平台，可以在时问和空问上填补飞机系留气球系统由气球、主缆绳或机械拉索、地和卫星的空白，非常适合搭载各类电子任务装备，面转动部件组成。系留气球的运动状态主要分为在军事和民用方面都具有广泛的应用前景，世界各空中系留、地面锚泊、近地三拉索收放三种。气球留空工作、地面锚泊状态的动力学建模、运动特性的研究较多_6。]，而近地三拉索收放状态研究较少。收稿日期：2O11—04一il；修回日期：2011-0620近地三拉索收放是气球空中系留

8、与地面系泊之间通信作者：赵攀峰，87808685@qq．CON航空工程进展第2卷的过渡状态，气球、头部机械拉索、左右两侧机械拉N—Ir+(I一I)lxl+I(rq～P)+索和地面转动梁(包括设备舱、系留塔)构成复杂的J(q一P。)一I(舀一rp)+多体运动。气球运动响应多数呈滞后、振荡特性。mxG(+一)一G(“+～)由于气球距地面较近，严重的