飞机超低空牵引空投动力学响应研究

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1、第44卷第3期2012年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No．3Jun．2012飞机超低空牵引空投动力学响应研究杨雨陆宇平(南京航空航天大学航天学院，南京，210016)摘要：当飞机进行超低空牵引空投(Su。perlOWattitudeparachuteextractionsystem，SLAPES)时，货物在货舱内移动，导致飞机质·心位置、转动惯量以夏绕质心的气动力矩都有显著的变化．飞机可能变成静不稳定的。奉文从理论力学和飞行力学的基本原理出发，以飞机的质心作为参考点，

2、分别建立了重物在货舱内静止，被牵引伞牵引=和最后在货舱内移动的整个过程中飞机响应的数学模型。通过对重物的不同质量、牵引伞不同牵5l比和不同的开伞过程时间条件下的仿真，得到货物质量、牵引比和开伞过程对整个空投的影响．关键词：导航制导与控制}超低空牵引空投}飞行力学}牵引伞，牵引比中圈分类号：V212．11文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)03—0294—07DynamicsModellingforSuperLowAttitudeParachuteExtractionSystemonTransportAirplaneYangYu，LuYuping(College

3、ofAstronautics，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210018，China)Abstract：Inthesuperlowattitudeoftheairdrop，themovementofthecargosinthecabinwillcausesig—nificantchangesinthecenterofgravity(CG)，themomentofinertiaaswellastheaerodynamictorquearoundthecenterofmass．Asaresult，theair

4、craftmaybecomeinstability．Thecenterofmassoftheaircraftistakenasthereferencepointtoestablishdynamicsmodelsincludingbeforetheairdrop，theex—tractionparachutepullingthecargosandthecargosmovinginthecabinbasedontheoreticalmechanicsandbasicflightdynamicequations．Finally，theeffectoftheextractionpara

5、chute，thecargosandtheparachuteopeningprocessontheairdropissimulated．Keywords：navigation，guidanceandcontrol；superlowattitudeparachuteextraction(SLAPES)；flightdynamics；extractionparachute；tractionratio超低空牵引空投(Superlowattitudepara—chuteextractionsystem，SLAPES)是指飞机飞至距离地面约1．5～3m的超低高度，在空投点，通过引导伞拉出

6、牵引伞，牵引伞将重型货物直接从机舱拉出，落地后通过短距离的滑行停在地面上的空投方式。由于空投高度极低且空投的对象一般是重型武器或货物，因此其难度极大，世界上能执行此任务的运输机型也屈指可数，如美国的C一17口1和C一130运输机可以执行此任务。但由于超低空空投拥有其独特的优势，如空投精度高、空投货物安全性高、飞机无须降落再起飞时效性强，不受机场限制可以将装备物资及时运送至前线，所以在战斗或者救灾中应用极大，C-17和C-130就可以把M1坦克和直升机通过超低空牵引空投的方式直接运至前线。所以现在研究运输机时都要考虑飞机拥有超低空牵引空投能力，例如，欧洲最新研制的A400M运输机

7、就拥有超低空牵引空投能力。鉴于超低空空投的高风险性，飞机在投放重型基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20093218120035)资助项目．收稿日期：2011—03—18；修订I／i期：2011—12—28通讯作者：陆宇平，男，教授，博士生导师，1957年出生，E—marl：yplae@nuaa．eda．cn．第3期杨雨，等：飞机超低空牵引空投动力学响应研究295货物过程中，货物在货舱内移动，引起整个飞机的质心和转动惯量变化，导致绕质一tl,的气动力矩导数的变化；而且在释放的瞬间，飞