项目名称: 软管锥套组合体飘摆现象动力学分析、建模与主动抑制

项目编号: No.61473307

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 董新民

作者单位: 中国人民解放军空军工程大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 软管锥套组合体的飘摆现象极大地制约了飞机空中加油的成功率和安全性。由于加油软管柔性材料属性及加油机尾流扰动等多种内外部因素的耦合作用,软管锥套组合体的动力学特性极为复杂,难以建立准确的动力学模型,飘摆现象产生机理尚未明确,现有飘摆现象抑制方法受到了很大限制。本项目拟将软管锥套组合体抽象为刚-柔-液耦合系统,综合应用风洞实验、CFD和流固耦合分析,揭示内外部影响因素对飘摆现象动力学特性的耦合作用机理,掌握飘摆现象原因根源、诱发条件、力学特性、演化过程等本质属性;研究多柔体动力学建模方法,建立包含刚-柔-液耦合特性的软管锥套组合体动力学模型;应用非线性控制理论和主动控制思想,应对飘摆现象非线性、非定常、快时变、强耦合的系统特征,探索飘摆现象主动抑制方法。研究成果对于促进刚-柔-液耦合系统动力学分析、建模与控制理论的发展,提高飞机空中加油成功率和安全性,具有重要的理论意义与实际应用价值。

中文关键词: 飞行控制;系统建模;飘摆现象;主动抑制;空中加油

英文摘要: Whipping phenomenon of hose-drogue assembly has been a serious constraint to the success rates and security of aerial refueling. Because of the coupled effects of the internal and external factors including the flexible material of hose, tanker vortex and other items, the accurate hose-drogue assembly dynamic model has not been built, the primary cause of the whipping phenomenon has not been researched, and hence the available suppression methods for whipping phenomenon are not satisfactory. In this project, the hose-drogue assembly is modeled as a solid-flexibility-liquid coupled system. Based on wind tunnel, CFD and fluid-solid interaction analysis, the coupled mechanism of the internal and external items to the dynamic characteristics of the whipping phenomenon could be profoundly uncovered; the primary cause, induced precondition, mechanical characteristics and evolution process of the whipping phenomenon could be mastered. With the help of flexible multibody dynamics, a dynamic model of hose-drogue assembly including solid-flexibility-liquid coupled effects could be built. By employing non-linear control theory and the idea of active control, system characteristics of the whipping phenomenon including nonlinearity, unsteady, fast-varying and strong-coupled could be effectively addressed, and the active suppression methods for whipping phenomenon could be developed. The work mentioned above will promote the theory of dynamics analysis, modeling, and control of solid-flexibility-liquid coupled system, technically enhance the success rates and security of aerial refueling, and hence it will have important theoretical and practical values.

英文关键词: flight control;system modeling;whipping phenomenon;active suppression;aerial refueling

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