本文關(guān)鍵詞：可回收火箭平行四邊形式著陸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析

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【摘要】：目前的運(yùn)載火箭大都是一次性使用的,為了降低航天發(fā)射成本,各個(gè)航天國(guó)家都在探索降低火箭發(fā)射成本的方法。若火箭發(fā)射后能夠?qū)崿F(xiàn)回收,通過(guò)簡(jiǎn)單的維修進(jìn)行多次發(fā)射,那么則可以大大降低發(fā)射成本。在火箭回收著陸時(shí),火箭與地面的碰撞會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊載荷,甚至導(dǎo)致火箭失穩(wěn)側(cè)翻。為了保證火箭著陸的穩(wěn)定性,對(duì)回收火箭的著陸支撐機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究具有重要意義。首先,本文確定了著陸機(jī)構(gòu)中著陸腿的個(gè)數(shù),分別設(shè)計(jì)了兩種著陸腿的構(gòu)型方案:倒三角式著陸機(jī)構(gòu)和平行四桿式著陸機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)比分析這兩種著陸機(jī)構(gòu)的組成特點(diǎn)和工作原理,選定平行四桿式機(jī)構(gòu)作為著陸機(jī)構(gòu)的構(gòu)型方案。將碰撞時(shí)的最大沖擊力視為恒力作用于著陸機(jī)構(gòu)上,對(duì)著陸機(jī)構(gòu)進(jìn)行了等效受力分析。以著陸機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)為自變量,以著陸機(jī)構(gòu)受力最小為目標(biāo)函數(shù),建立了優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,利用Matlab優(yōu)化工具箱得出了優(yōu)化結(jié)果,確定了著陸機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)。其次,在著陸機(jī)構(gòu)的構(gòu)型和尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上,適當(dāng)簡(jiǎn)化著陸機(jī)構(gòu),建立了著陸機(jī)構(gòu)二維動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)著陸過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了分析,在Matlab中建立動(dòng)力學(xué)方程的M-函數(shù),通過(guò)調(diào)用ode函數(shù)對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行數(shù)值求解,通過(guò)數(shù)值解判斷火箭著陸后是否穩(wěn)定。最后,在動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中建立著陸機(jī)構(gòu)的仿真模型,以不同的水平速度和姿態(tài)角為仿真初始條件,對(duì)著陸機(jī)構(gòu)的著陸過(guò)程進(jìn)行仿真分析。根據(jù)質(zhì)心加速度響應(yīng)、緩沖行程及穩(wěn)定判定參數(shù)等仿真結(jié)果,分析下落高度、著陸初始水平速度、初始姿態(tài)角對(duì)著陸穩(wěn)定性的影響。最后將著陸過(guò)程的運(yùn)動(dòng)參數(shù)離散化,通過(guò)搜索算法獲取了著陸機(jī)構(gòu)穩(wěn)定著地的參數(shù)邊界。
【關(guān)鍵詞】：可回收火箭 著陸支撐機(jī)構(gòu) 尺寸優(yōu)化 動(dòng)力學(xué)模型 仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V475
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 研究背景與意義8-9
• 1.2 可回收火箭的研究現(xiàn)狀9-14
• 1.3 著陸支撐機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 著陸支撐機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 著陸支撐機(jī)構(gòu)的構(gòu)型方案設(shè)計(jì)19-22
• 2.2.1 著陸機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn)19-21
• 2.2.2 著陸支撐機(jī)構(gòu)的構(gòu)型方案設(shè)計(jì)21-22
• 2.3 著陸支撐機(jī)構(gòu)的尺寸優(yōu)化22-29
• 2.3.1 沖擊力的計(jì)算23-24
• 2.3.2 設(shè)計(jì)變量24-25
• 2.3.3 目標(biāo)函數(shù)25-27
• 2.3.4 約束條件27-28
• 2.3.5 優(yōu)化模型的求解28-29
• 2.4 著陸機(jī)構(gòu)三維模型設(shè)計(jì)29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 著陸機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 著陸腿緩沖器的分析32-34
• 3.3 建立著陸動(dòng)力學(xué)模型34-43
• 3.3.1 著陸穩(wěn)定性要求34-35
• 3.3.2 火箭主體動(dòng)力學(xué)方程35-39
• 3.3.3 著陸過(guò)程分析39-43
• 3.4 動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算43-47
• 3.4.1 動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算方法43-44
• 3.4.2 動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)值求解44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 著陸機(jī)構(gòu)的著陸過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真48-72
• 4.1 引言48
• 4.2 著陸機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真模型及工況48-52
• 4.2.1 建立動(dòng)力學(xué)仿真模型48-50
• 4.2.2 仿真工況的確定50-51
• 4.2.3 著陸穩(wěn)定性的判定準(zhǔn)則51-52
• 4.3 著陸過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真分析52-69
• 4.3.1 著陸高度的影響分析52-54
• 4.3.2 著陸初始水平速度的影響分析54-62
• 4.3.3 著陸初始姿態(tài)角的影響分析62-69
• 4.4 著陸過(guò)程穩(wěn)定著陸的參數(shù)邊界搜索69-71
• 4.4.1 穩(wěn)定參數(shù)邊界的搜索方法69
• 4.4.2 穩(wěn)定性邊界搜索結(jié)果69-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：890346