CFE方法在飞行器级间分离动力学仿真中的应用

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.17-0138

系统仿真学报 ›› 2019, Vol. 31 ›› Issue (4): 632-640.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.17-0138

CFE方法在飞行器级间分离动力学仿真中的应用

王永骥, 李棒棒, 刘磊

华中科技大学自动化学院多谱信息处理技术国家级重点实验室,湖北武汉 430074

收稿日期:2017-03-23 修回日期:2017-08-10 出版日期:2019-04-08 发布日期:2019-11-20
作者简介:王永骥(1955-),男,江西吉安,博士,研究方向为飞行器制导控制,智能优化与智能控制; 李棒棒(1991-),男,安徽淮北,硕士,研究方向为飞行器控制、飞行动力学建模与仿真。
基金资助:
国家自然科学基金(61473124)

Application of Constraint Force Equation Methodology in Aircraft Stage Separation Dynamics Simulation

Wang Yongji, Li Bangbang, Liu Lei

National Key Laboratory of Science and Technology on Multispectral Information Processing, Automation College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Received:2017-03-23 Revised:2017-08-10 Online:2019-04-08 Published:2019-11-20

摘要/Abstract

摘要： 某两级飞行器的分离过程可分为3个阶段：锁定段、约束段和脱离段。导向销在约束段对两级产生约束作用使两级只能沿轴向相对平动。为了避免复杂的力学建模,将导向销等效为一自由度的约束节点来描述其约束作用。建立一种基于约束力方程(CFE, Constraint Force Equation)方法的分离动力学模型,在传统的分离动力学方程上添加约束方程和自由度方程构成CFE方程组。求解CFE方程组即可得到约束力和约束力矩。将CFE方法应用到整个分离过程,并通过单次仿真和蒙特卡罗仿真验证了该方法的实用性。

关键词: 级间分离, 导向销, 动力学建模, 约束力方程, 仿真

Abstract: The separation process of two-stage aircraft can be divided into three periods: lock-up period, constraint period and detachment period. The guide pins have constraint on two stages, which permit only translation in X-axis direction. To avoid the complex force analysis, the guide pins can be regarded as a joint of one degree of freedom. By adding the constraint and freedom equations to traditional separation dynamics equations, a dynamics model based on constraint force equation (CFE) methodology was built. The constraint force and moment can be obtained by solving constraint force equations. The constraint force equation (CFE) methodology was applied to all three periods of separation simulation and its practicability was verified by single simulation and Monte Carlo simulation.

Key words: separation simulation, guide pins, dynamics modeling, constraint force equation, simulation

中图分类号:

V412.1

王永骥, 李棒棒, 刘磊. CFE方法在飞行器级间分离动力学仿真中的应用[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(4): 632-640.

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