密闭式弹射座椅气动特性分析
发布时间：2020-12-11 13:33
近年来,临近空间飞行器的研究已经成为航空领域的热点。高超声速临近空间飞行器飞行过程中须在一定高度和马赫数下进行动力转换,此过程相对容易发生事故,由此带来临近空间载人飞行器高空大马赫数下的救生问题。超声速弹射救生一般采用密闭式救生系统,本文采用数值模拟方法对密闭式弹射座椅的气动特性进行了研究,主要内容包括以下几个方面:（1）讨论了超声速流场数值计算方法,对典型钝头体模型圆柱外绕流进行数值模拟,验证了数值方法的正确性;（2）将验证过的数值方法运用到密闭式弹射救生系统的研究中,选取30km高空,Ma=4的计算工况,数值模拟了迎角为0°,侧滑角为0°时不同外形参数下座椅流场分布情况,确定了合适的座椅外形;在选定外形的基础上,进一步计算了迎角为-90°90°,侧滑角为0°50°范围内座椅气动特性变化规律,静稳定性分析表明无稳定装置的密闭式弹射座椅极易发生旋转;（3）设计了稳定板和稳定杆两种硬式稳定减速装置,对其稳态流场计算结果对比分析可得,稳定杆相较于稳定板能在大范围姿态角内改善座椅的气动特性,并使座椅在迎角为0°时处于静稳定状态,适合作为密闭式弹射座...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
X37飞行器
南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论1.1 研究背景和意义近年来，随着以 X37、X43 为代表的高超声速飞行试验的披露，临近空间飞行器越来越受到各国的关注，成为竞相研究的热点。临近空间是指距离地面 20~100km 的空域[1]，介于传统航空与航天活动范围的中间。由于其特殊的空间位置，使得处于该区域的飞行器上可攻击在轨飞行的卫星，下可攻击地面目标和传统的航空器，常规导弹武器却难以对高超声速巡航的临近空间飞行器构成威胁。因此，临近空间飞行器势必对未来的作战模式产生深远影响，甚至引发革命性的变革。
的研究也取得了较大的进展，基本处于第三代弹射座椅技术水平，对第四代弹射座椅的关键性技术也处于原理验证阶段，但目前弹射座椅的救生包线仍旧不能满足高超声速飞机乘员救生的要求。1.2.2 密闭式弹射救生系统为解决跨音速及超音速情况下的应急离机问题，国外早在 20 世纪 50 年代就展开了对密闭式救生系统的研究，主要分为密闭式弹射座椅和分离式整体座舱[7]。密闭式弹射座椅主要用于超音速飞机，以美国斯坦利公司为 B-58 飞机和 B-70 飞机配套研制的座椅最为典型。B-58 飞机弹射座椅上安装了一个可折叠和展开，类似于蛋壳的密闭门。正常飞行时，密闭门为打开状态，飞行员可以正常操纵飞机或执行其他任务。应急离机时，座椅在 0.25 秒内完成抬腿机构收腿和密闭门关闭动作，而后完成舱盖抛放，在火箭推力的作用下座椅弹射出舱，并打开减速稳定伞，经过一段时间稳定减速后再打开救生伞，实现人椅稳降。B-70 飞机的弹射座椅外形与 B-58 类似，而稳定减速装置不同。座椅弹射离机 0.1s 后，椅背伸出两根稳定杆，在中高速下起稳定作用，1.5s 后，稳定杆后面两个小稳定伞张开，保证低速和降落时的稳定，该型弹射座椅可完成在零高度、167km/h 及 21000m、Ma=3 情况下的安全救生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稳定性导数计算方法研究[J]. 张瑞民,时晓天. 航空工程进展. 2016(03)
[2]基于非结构混合网格人椅系统外流场数值模拟[J]. 张朋,田佳林,韩鲁佳. 应用科技. 2015(05)
[3]超声速半流伞设计与分析[J]. 韩晋阳,徐宏,高峰. 航天返回与遥感. 2013(05)
[4]浅析航空座椅弹射火箭的发展[J]. 樊虎,练兵,王子田,胡勇. 航空工程进展. 2012(03)
[5]人/椅系统外流场的数值模拟[J]. 丁春全,姜南,范群. 舰船电子工程. 2011(10)
[6]高超声速流动湍流模式评估[J]. 耿云飞,阎超,徐晶磊,康宏琳. 北京航空航天大学学报. 2011(08)
[7]钝头体流场结构及俯仰动态特征分析[J]. 赵海洋,刘伟. 计算物理. 2010(04)
[8]动网格生成技术及非定常计算方法进展综述[J]. 张来平,邓小刚,张涵信. 力学进展. 2010(04)
[9]人椅系统肢体气动特性数值模拟[J]. 魏涛,张大林. 计算力学学报. 2010(03)
[10]带稳定板装置弹射座椅偏航稳定性能研究[J]. 刘富,童明波,宋杰,谭率. 空气动力学学报. 2010(02)
博士论文
[1]航空弹射座椅结构设计与仿真分析研究[D]. 田佳林.长春理工大学 2011
[2]人椅系统的高速气流吹袭防护技术研究[D]. 魏涛.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]火箭弹射座椅高速稳定系统选型研究[D]. 雷森.西北工业大学 2007
[2]基于嵌套网格的人椅系统高速流场特性的数值模拟[D]. 谭率.南京航空航天大学 2007
[3]人椅系统外流场计算[D]. 袁青.南京航空航天大学 2005
本文编号：2910614
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
X37飞行器
南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论1.1 研究背景和意义近年来，随着以 X37、X43 为代表的高超声速飞行试验的披露，临近空间飞行器越来越受到各国的关注，成为竞相研究的热点。临近空间是指距离地面 20~100km 的空域[1]，介于传统航空与航天活动范围的中间。由于其特殊的空间位置，使得处于该区域的飞行器上可攻击在轨飞行的卫星，下可攻击地面目标和传统的航空器，常规导弹武器却难以对高超声速巡航的临近空间飞行器构成威胁。因此，临近空间飞行器势必对未来的作战模式产生深远影响，甚至引发革命性的变革。
的研究也取得了较大的进展，基本处于第三代弹射座椅技术水平，对第四代弹射座椅的关键性技术也处于原理验证阶段，但目前弹射座椅的救生包线仍旧不能满足高超声速飞机乘员救生的要求。1.2.2 密闭式弹射救生系统为解决跨音速及超音速情况下的应急离机问题，国外早在 20 世纪 50 年代就展开了对密闭式救生系统的研究，主要分为密闭式弹射座椅和分离式整体座舱[7]。密闭式弹射座椅主要用于超音速飞机，以美国斯坦利公司为 B-58 飞机和 B-70 飞机配套研制的座椅最为典型。B-58 飞机弹射座椅上安装了一个可折叠和展开，类似于蛋壳的密闭门。正常飞行时，密闭门为打开状态，飞行员可以正常操纵飞机或执行其他任务。应急离机时，座椅在 0.25 秒内完成抬腿机构收腿和密闭门关闭动作，而后完成舱盖抛放，在火箭推力的作用下座椅弹射出舱，并打开减速稳定伞，经过一段时间稳定减速后再打开救生伞，实现人椅稳降。B-70 飞机的弹射座椅外形与 B-58 类似，而稳定减速装置不同。座椅弹射离机 0.1s 后，椅背伸出两根稳定杆，在中高速下起稳定作用，1.5s 后，稳定杆后面两个小稳定伞张开，保证低速和降落时的稳定，该型弹射座椅可完成在零高度、167km/h 及 21000m、Ma=3 情况下的安全救生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稳定性导数计算方法研究[J]. 张瑞民,时晓天. 航空工程进展. 2016(03)
[2]基于非结构混合网格人椅系统外流场数值模拟[J]. 张朋,田佳林,韩鲁佳. 应用科技. 2015(05)
[3]超声速半流伞设计与分析[J]. 韩晋阳,徐宏,高峰. 航天返回与遥感. 2013(05)
[4]浅析航空座椅弹射火箭的发展[J]. 樊虎,练兵,王子田,胡勇. 航空工程进展. 2012(03)
[5]人/椅系统外流场的数值模拟[J]. 丁春全,姜南,范群. 舰船电子工程. 2011(10)
[6]高超声速流动湍流模式评估[J]. 耿云飞,阎超,徐晶磊,康宏琳. 北京航空航天大学学报. 2011(08)
[7]钝头体流场结构及俯仰动态特征分析[J]. 赵海洋,刘伟. 计算物理. 2010(04)
[8]动网格生成技术及非定常计算方法进展综述[J]. 张来平,邓小刚,张涵信. 力学进展. 2010(04)
[9]人椅系统肢体气动特性数值模拟[J]. 魏涛,张大林. 计算力学学报. 2010(03)
[10]带稳定板装置弹射座椅偏航稳定性能研究[J]. 刘富,童明波,宋杰,谭率. 空气动力学学报. 2010(02)
博士论文
[1]航空弹射座椅结构设计与仿真分析研究[D]. 田佳林.长春理工大学 2011
[2]人椅系统的高速气流吹袭防护技术研究[D]. 魏涛.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]火箭弹射座椅高速稳定系统选型研究[D]. 雷森.西北工业大学 2007
[2]基于嵌套网格的人椅系统高速流场特性的数值模拟[D]. 谭率.南京航空航天大学 2007
[3]人椅系统外流场计算[D]. 袁青.南京航空航天大学 2005
本文编号：2910614
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