单充气环薄膜型减速器气动特性分析

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薄膜充气环动态特性试验研究

依据。关键词：空间薄膜结构；动态测试；模态分析
中图分类号：ＴＢ１２２文献标识码：Ａ
Ｔｅｓｔｓｆｏｒｔｈｉｎｉｌｆｍｉｎｌａｆｔａｂｌｅｔｏｒｕｓｅｓ
ＹＵＪｉａｎ — ｘｉｎ，ＷＥＩＪｉａｎ — ｚｈｅｎｇ，ＴＡＮＨｕｉ－ｆｅｎｇ
２．Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇＨａｒｂｉｎ１５００８０，Ｃｈｉｎａ）
摘要：针对具有轻质柔性、局部抗弯刚度低、几何非线性、高阻尼等特点的新一代大型空间薄膜结构主要支撑部
件一薄膜充气环动态特性，建立柔性结构动态测试系统。用改进的激励方式，得到薄膜充气环面内、外振动频响函数。通过复模态指示函数识别极点数目，用多项式拟合识别出结构固有频率、阻尼比、振型。分析不同充气压力下结构动态特性变化规律，并对薄膜充气结构动态特性测试相关问题进行讨论，实验结果为空间薄膜结构有限元模型有效性验证提供
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｎｉｆｌｍｉｎｌａｆｔａｂｌｅｔｏｒｕｓｅｓａｒｅｍａｉｎｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｓｐａｃｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｐａｅｅｃｒａｉｓｆ，ｔｈｅｙｈａｖｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｐｒｏｐｅｔｉｒｅｓｏｆｈｉｇｈｌｅｆｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｌｏｗｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｎｏｎｌｉｎｅａｒｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｏｎｇｄａｍｐｉｎｇｅｔａ１．Ｈｅｒｅ，ａｄｙｎａｍｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｗａｓａｓｓｅｍｂｌｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｔｈｉｎ

超声速气动减速器的气动特性研究

超声速气动减速器的气动特性研究李伟2015年6月中图分类号：TJ430.1UDC分类号：623.4超声速气动减速器的气动特性研究作者姓名李伟学院名称机电学院指导教师纪秀玲副教授答辩委员会主席谌德荣教授申请学位工程硕士学科专业兵器工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月The Study for Aeroelasticity of Supersonic Inflatable Aerodynamic DeceleratorCandidate Name：Wei LiSchool or Department: School of Mechatronical Engineering Faculty Mentor: Associate Prof. Xiuling JiChair, Thesis Committee：Prof. Derong ChenDegree Applied: Master of EngineeringMajor：Armament EngineeringDegree by: Beijing Institute of TechnologyThe Date of Defence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。

尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。

与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。

特此申明。

签名：日期：摘要充气式气动减速器（IAD）作为一种航天器减速着陆系统，是一种新型的减速技术，具有阻力大、有效负载大的特点，以满足较大质量的探测器从高马赫数下迅速减速并安全着陆。

研究表明，与盘缝带伞减速器相比，超音速充气式气动减速器能提升大约80%的有效负载。

机械结构的气动特性分析与改进

机械结构的气动特性分析与改进一、引言机械结构的气动特性是指在空气流动条件下，机械结构所表现出的动力学特性和流体力学特性。

它在机械工程领域中具有重要的意义，特别是在飞行器、汽车、风力发电等应用中。

本文将对机械结构的气动特性进行分析，并提出改进的方法。

二、气动特性分析1. 阻力分析机械结构在空气流动中会受到阻力的作用，阻力的大小直接影响机械结构的性能。

阻力主要由摩擦阻力和压力阻力两部分组成。

摩擦阻力是指空气流过机械结构表面产生的摩擦所造成的阻力，而压力阻力是指空气压力对机械结构所造成的阻力。

2. 升力分析机械结构在某些情况下需要产生升力，以支持其运动或保持平衡。

升力是指垂直于气流方向的力，它的大小与机械结构的形状、倾斜角度以及气流速度等有关。

在飞行器设计中，升力是保证飞机能够飞行的重要因素。

3. 气动失稳分析机械结构在空气流动中可能会出现气动失稳现象，这会对机械结构的性能和安全性产生严重影响。

气动失稳的原因主要有气动力矩的不平衡、气动力的突变、气动力的非线性特性等。

通过对气动失稳的分析，可以找出引起失稳的原因，并采取相应的改进方法。

三、改进方法1. 优化结构设计在机械结构的设计过程中，应考虑气动特性的影响，以便在设计阶段就能够减小阻力、增加升力，并提高结构的稳定性。

在设计中，可以采用气动外形优化方法，通过改变机械结构的形状和尺寸来改变其气动特性。

2. 使用流动分析软件在机械结构的优化过程中，可以使用流动分析软件对其气动特性进行模拟和分析。

流动分析软件可以帮助工程师更好地理解气动特性，并根据分析结果进行优化设计。

3. 增加附加装置为了改善机械结构的气动特性，可以考虑增加一些附加装置。

例如，在飞行器设计中，可以增加襟翼、前缘襟翼、尾翼等装置，来改变机械结构在空气流动中的气动特性。

四、案例分析以风力发电机组为例，通过对其机械结构的气动特性进行分析和改进，可以提高风力发电的效率和可靠性。

在风力发电机组的设计中，可以采用优化的叶片形状、增加控制装置等方法，来减小阻力、增加升力，并改善机械结构在风中的稳定性。

气动薄膜执行机构特点

气动薄膜执行机构特点
气动薄膜执行机构是一种常见的气动执行元件，具有以下特点：
1. 简单结构：气动薄膜执行机构通常由一个弹性薄膜、一个工作腔和一个驱动气源组成，结构相对简单，易于制造和维护。

2. 轻量化：由于薄膜执行机构采用薄膜作为工作元件，相较于其他执行机构（如液压执行机构），具有较轻的重量，适用于对重量要求较高的场合。

3. 快速响应：气动薄膜执行机构由于薄膜的柔性特性，能够快速响应气源的压力变化，实现快速启动、停止和反转等运动。

4. 简便控制：气动薄膜执行机构的工作状态可以通过调节气源的压力控制，通过增减压力来实现不同的运动速度和力量输出。

5. 良好的密封性：薄膜执行机构的薄膜通常具有良好的密封性能，在工作过程中可以有效地避免气体泄漏。

6. 耐腐蚀性：气动薄膜执行机构通常采用耐腐蚀的材料制造，能够适应各种恶劣的工作环境。

7. 安全可靠：由于气动薄膜执行机构采用气体作为动力源，不像液压系统那样具有高压液体，因此在一些特定的工作场合中相对更安全可靠。

需要注意的是，气动薄膜执行机构也有一些局限性，例如输出力较小、速度受限、精度较低等。

在选择使用时，需要综合考
虑具体应用要求和执行机构的特点。

某轿车气动特性的CFD分析及优化

响，差阻力约占汽车总气动阻力的５～６．压Ｏ／９６５
从图４对称面压力云图可以看出，车头缘角、挡风玻璃以及行李箱盖后缘等压线比较密集，味着较意
大的压强梯度，而正压区压强梯度大意味着该区域平均压强大和流动能量损失大；而在负压区压强梯度大则意味着该区域平均压强低和流动能量损失大，两者相互作用的结果就是气动阻力大．
文章编号：００５１（０２００６０１０ — ８１２１）２０５ — ６
某轿车气动特性的ＣＤ分析及优化Ｆ
张怀华，江磊，建成容郭
（．南长丰汽车沙发有限责任公司，南永州１湖湖４５０；．汽大众汽车有限公司，２１１２一吉林长春１０１；３０１４０８）１０２３湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，南长沙．湖
中图法分类号：６．Ｕ４１１文献标识码：Ａ
０引言
随着现代汽车工业和高速公路的发展，全球汽车每年的产销量和保有量不断增加，汽车产业巨大的能
源需求，给石油资源带来越来越大的压力．而汽车的燃油消耗与其空气动力学性能，别是气动阻力有很特大的联系．究表明，研当车速达到８ｍ／０ｋｈ时，气动阻力与滚动阻力几乎相等；当车速为１０ｋｈ时，５ｍ／气

《气动特性分析》课件

伯努利方程
伯努利方程是理想流体动力学中的重要方程，它描述了理想流体在稳定流动中的压力、速度和密度之间的关系。
动量定理
动量定理是流体动力学中描述流体动量变化的定理，它涉及到流体的质量流量、速度和力的关系。
流体动力学的无量纲参数
雷诺数
雷诺数是描述流体流动状态的无量纲参数，它由流体的速度、粘性和管径决定。雷诺数用于区分层流和湍流两种流动状态。
气动特性的重要性
气动特性对于飞行器、车辆、船舶等运动物体的性能和稳定性具有重要影响，是设计和优化这些运动物体的关键因素之一。
气动特性分析的方法与步骤
理论分析
基于流体力学理论和数值计算方法，对气动特性进行理论分析和计算。
数值模拟
利用计算流体动力学（CFD）等数值模拟方法，对气动特性进行模拟和分析。
01
03
然而，实际飞行数据采集也存在一些局限性，例如需要特殊设备和专业的数据处理技术，并且需要考虑到
各种干扰因素对测量结果的影响。
04
实际飞行数据采集的优点是直接获取真实飞行环境下的数据，具有较高的可信度。
04
气动特性分析的数值模拟方法
直接数值模拟
定义
直接数值模拟是指对流体运动方程进行直接求解，无需对湍流模型进行假设。
飞行模拟实验
飞行模拟实验是一种利用计算机模拟飞行器在各种飞行条件下的表现，并进行气动特性分
析的实验方法。
通过飞行模拟实验，可以模拟飞行器的飞行姿态、速度和攻角等参数，并计算出相应的气
动力参数。
飞行模拟实验的优点是可以在计算机上快速进行大量模拟实验，并且可以模拟各种极端条件下的飞行情况。
风力发电机叶片的气动设计和优化。

充气式再入减速器动态气动载荷与结构特性研究

摘要：针对充气式再入减速器在动态飞行环境下的结构特性变化问题，提出一种基于飞行轨迹参数的 CFD
动态边界条件加载方法 , 有效实现了飞行动力学与空气动力学之间的耦合。同时，建立考虑内充压气体热效应的流固耦合模型，较已有方法更全面地考虑了结构变形对流场的影响以及内充压气体状态参数的改变，突破了现有
第41卷第3 期 2020年 3 月
宇航学报
Journal of Astronautics
Vol.41 Nd.3
2020
充气式再入减速器动态气动载荷与结构特性研究
吴杰、张章 2，侯安平、王立武2，王洁 2, 曹旭 2
( 1 . 北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 100191; 2 . 北京空间机电研究所中国空间技术研究院航天器无损着陆技术核心专业实验室，北京 100094)
(1 . School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing 100191 , C hina；2. Key Laboratory for Nondestructive Spacecraft Landing Technology of CAST, Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China)
究为充气式再人减速器的强度校核及优化设计提供了有价值的参考。

充气机翼保形设计与气动特性分析

充气机翼保形设计与气动特性分析陈立立;李玲;郭正;张俊韬【摘要】充气机翼是一种典型的柔性充气结构,涉及到变形无人机前沿技术,未来可应用于折叠飞机、科学实验研究飞机、探测火星等其他行星的飞行器.依据内切圆逼近翼型方法,通过静力学进行保形证明,以NA-CA0018为原型翼型,设计不同内切圆数目逼近的充气机翼,利用CFD方法对所设计的充气机翼进行气动特性分析,研究不同充气机翼的气动特性和优劣性,初步掌握内切圆逼近翼型保形方法的基本性质.最后进行充气机翼的样机制作,并通过飞行试验演示验证充气机翼的飞行性能.结果表明:在低速飞行条件下,充气机翼升力系数较标准翼型有所损失,并且随内切圆数目变化不明显,基本达到标准翼型的80％左右,阻力系数变化较为明显,几乎比标准翼型增加了1.0～1.5倍.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2015(006)001【总页数】8页(P18-25)【关键词】充气机翼;保形设计;CFD;气动参数;飞行试验【作者】陈立立;李玲;郭正;张俊韬【作者单位】国防科技大学航天科学与工程学院,长沙410073;陕西中天火箭技术股份有限公司研发中心,西安710025;国防科技大学航天科学与工程学院,长沙410073;国防科技大学航天科学与工程学院,长沙410073【正文语种】中文【中图分类】V211.3由于国防科技的发展和全球战略的需要，各国对无人机的轻便、便携性提出了更高要求。

目前，部队机动性要求越来越高，现代作战系统需要更详细的战场信息，对便于携带的低成本无人机的需求已经显现出来[1-2]。

近年来，一种具有充气结构的无人机受到国内外广泛重视，此种无人机采用充气柔性材料，重量轻、成本低、具有很大优越性[3-6]。

目前，已出现了充气滑翔机、充气无人侦察机等新式结构无人机[7-8]。

例如NASA研究的一种折叠机翼膨胀技术，通过该技术曾试飞过一架使用充气折叠机翼的无人机I2000[9]。

Goodyear 公司开发了GA-33、GA-466等充气飞机[10]。

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ＭｅｍｂｒａｎｅＡｅｒｏｓｈｅｌｌ
ＷＥＩＪｉａｎｚｈｅｎｇＭＡＲｕｉｑｉａｎｇＴＡＮＨｕｉｆｅｎｇＸＩＥＺｈｉｍｉｎ
文章编号：１００９．８５１８（２０１３）０３．００４９．０７
第３４卷第３期
２０１３年６月
航天返回与遥感
ＳＰＡＣＥＣＲＡＦＴＲＥＣＯＶＥＲＹ＆ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮ剑征马瑞强谭惠丰谢志民
（哈尔滨工业大学，复合材料与结构研究所，哈尔滨１５００８０）
（ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８０，Ｃｈｉｎａ）
以及它们的变化特征，这能为充气式减速器的结构设计提供一定的参考依据。
关键词减速器充气环薄膜型气动特性中图分类号：Ｖ４７５文献标志码：Ａ
Ｄ０Ｉ：ｌ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－８５ｌ８．２０１３．０３．００７ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＩｎｆｌａｔａｂｌｅ
ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｄｅｍａｎｄｆｏｒｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＲｅ－ｅｎｔｒｙｓｙｓｔｅｍｍａｓｓａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｐａｇｌｏａｄ，
ｌｉｇｈｔｍａｓｓａｎｄｌａｒｇｅｄｒａｇａｒｅａ．Ｔｈｉｓａｅｒｏｓｈｅｌｌｈａｓｌｏｗｂａｌｌｉｓｔｉｃｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔａｎｄａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｈｅａｔ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｏｒｆｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅ — ｅｎｔｙｒｏｆａｓｔｒｏｎａｕｔｓ，ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｏｆｓｐａｃｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｙｒｏｆｐａｙｌｏａｄｓ．Ｉｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅａｅｒｏｓｈｅｌｌ，ｔｈｅｌｆｏｗｉｅｆｌｄｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ￣Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅａｅｒｏｓｈｅｌｌ ’ Ｓａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｅａｎｇｌｅｓａｎｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｐｅｓ
ｏｆｄｒａｇｓｕｒｆａｃｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．ＴｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＩＭＡ’ Ｓａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｃｏｎｅａｎｇｌｅａｎｄｔｈｅｉｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｉｓｎｏｎ — ｌｉｎｅａｒ．Ｗｈｅｎｃｏｎｅａｎｇｌｅｉｓｔｈｅｓａｍｅ，ＩＭＡ＇ｓｄｒａｇｈａｓａｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｄｒａｇｓｕｒｆａｃｅ’ Ｓｓｈａｐｅａｓｗｅｌ１．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｓｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｅｆｌｄｏｆＩＭＡａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅ
ｍｏｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｇｉｖｅｆｏｃｕｓｏｎａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｉｎｌｆａｔａｂｌｅｍｅｍｂｒａｎｅａｅｒｏｓｈｅｌｌ（ＩＭＡ），ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｅａｓｙｐａｃｋａｇｉｎｇ，
摘要
针对降低返回系统质量与提高有效载荷的日益需求，一种新型充气式再入减速器成为国际
上研究的热点之一。它具有易折叠包装、质量轻、展开阻力面积大、再入时弹道系数低和产生的气动热量小等明显优点，为航天员应急返回、深空探测以及有效载荷的回收提供了一种新的技术途径。文章针
对单充气环薄膜型减速器再入时的气动特性，对其外围流场进行了仿真分析，对比分析了充气式减速器不同锥角及阻力面形状对气动特性的影响，结果表明，减速器所受的气动阻力与其锥角有明显关系，且具有非线性特点，当减速器锥角保持不变时，其阻力面的形状对气动阻力也有一定影响，且减速器再入过程中的阻力面形状可以改变其压力分布。文章最后给出了充气减速器外围的流场、温度场和压力场，