某无人机负过载下燃油晃荡及火箭助推时的姿态和强度

发布时间：2017-10-10 18:03

  本文关键词：某无人机负过载下燃油晃荡及火箭助推时的姿态和强度

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【摘要】：随着科学技术的发展以及无人机本身具有的许多巨大优势,不管是军事领域还是民用领域,无人机的研究得到了越来越多的重视。本文就无人机火箭助推发射和飞行过程中的几个力学问题开展研究。首先分析模拟在负过载条件下油箱中燃油晃荡问题。无人机在爬升改平、加速下滑等飞行过程中承受负过载,油箱中燃油可因此晃荡和混入空气,容易造成发动机抽入气泡而导致熄火。采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)模拟有、无防负过载设计的油箱在负过载条件下燃油的晃荡问题,计算分析了不同充液比情形下的晃荡特性,结果表明防负过载油箱在负过载下充液情况良好,可以有效避免空气混入。无人机的发射被认为是运用无人机过程中最困难的阶段之一。一方面,助推阶段火箭推力、发动机推力和机身重力的合力的作用线理论上须通过组合重心,才能保证无人机平稳发射,另一方面,由于火箭推力较大,且为集中力,推力框的强度和刚度需得到保证。本文采用有限元方法模拟无人机火箭助推过程,讨论了火箭推力线偏离重心对发射姿态角的影响,为助推火箭的安装提供参考；采用有限元法模拟了火箭推力框承受静力和动力载荷时的强度和刚度问题,考察了火箭推力框周边与机体壁板存在连接缺陷的情况,结果表明推力框连接缺陷对强度和刚度影响很大。本文研究内容和结果对无人机的研制和应用具有一定的参考意义。
【关键词】：无人机 光滑粒子流体动力学方法 液体晃荡 火箭推力框 飞行姿态
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 无人机概述9-11
• 1.2 无人机发射方法介绍及火箭助推发射相关问题11-12
• 1.3 液体晃荡问题及分析方法12-14
• 1.4 SPH方法介绍14-15
• 1.5 本文主要研究内容15-16
• 2 SPH方法及有限元法简介16-27
• 2.1 SPH方法简介16-18
• 2.1.1 SPH方法基本思想16
• 2.1.2 SPH方法基本方程16-18
• 2.2 SPH方法应用于流体动力学基本理论18-20
• 2.2.1 质量守恒方程的粒子近似19-20
• 2.2.2 动量守恒方程的粒子近似20
• 2.2.3 能量守恒方程的粒子近似20
• 2.3 有限元法简介20-24
• 2.3.1 有限元法基本思想21
• 2.3.2 静力分析21-22
• 2.3.3 动态显式分析22-23
• 2.3.4 材料失效23-24
• 2.4 油箱冲击过程模拟24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 基于SPH方法燃油晃荡模拟27-36
• 3.1 油箱液体晃荡分析模型27-29
• 3.1.1 防负过载油箱结构介绍27-28
• 3.1.2 燃油晃荡分析模型28
• 3.1.3 接触的定义28-29
• 3.2 燃油晃荡模拟结果29-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 无人机火箭推力框强度和刚度校核36-47
• 4.1 有限元模型36
• 4.2 静力响应36-42
• 4.2.1 计算模型36-38
• 4.2.2 结果分析38-42
• 4.3 动力响应42-46
• 4.3.1 计算模型42
• 4.3.2 结果分析42-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 无人机火箭助推发射模拟47-55
• 5.1 无人机火箭助推模型47-48
• 5.2 火箭助推过程模拟48-49
• 5.3 火箭推力线偏离重心对姿态角的影响49-53
• 5.4 增重对滚转角度的影响53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 总结与展望55-56
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 作者简介61

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本文编号：1007780