【摘 要】
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硬式飞艇内部有多组氦气囊,其内部充氦气用于产生净升力。飞艇升空过程中其内置氦气囊形状不断变化,飞艇的重量和重心也会随之变化,进而影响飞艇飞行的稳定性。针对这种现象,本文以硬式飞艇为研究对象,分析了硬式飞艇升空过程中内置氦气囊非饱满形态的变化规律,研究飞艇重心位置变化对飞艇稳定性的影响,并在稳定性分析的基础上,提出了特征结构配置法设计飞艇的增稳控制律。首先,以非线性有限元软件ABAQUS为平台,编写
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硬式飞艇内部有多组氦气囊,其内部充氦气用于产生净升力。飞艇升空过程中其内置氦气囊形状不断变化,飞艇的重量和重心也会随之变化,进而影响飞艇飞行的稳定性。针对这种现象,本文以硬式飞艇为研究对象,分析了硬式飞艇升空过程中内置氦气囊非饱满形态的变化规律,研究飞艇重心位置变化对飞艇稳定性的影响,并在稳定性分析的基础上,提出了特征结构配置法设计飞艇的增稳控制律。首先,以非线性有限元软件ABAQUS为平台,编写了可模拟氦气囊非饱满形态的VUMAT子程序,将单氦气囊的仿真结果和泄气试验结果进行对比,验证了计算方法的可靠性;采用该方法求取了飞艇全部氦气囊在不同高度下的非饱满形态及重心变化值。然后,通过小扰动法将飞艇的非线性模型解耦成纵向和横侧向两组相互独立的运动方程,并分析其运动特性。并考虑硬式飞艇处于不同高度情况下,其重心变化对飞艇的纵向和横侧向运动的稳定性影响。结果表明飞艇的重心变化主要影响飞艇的摆动模态和滚转振荡模态,随着飞行高度的增加,重心对飞艇的摆动模态和滚转振荡模态的影响减弱。最后,采用特征结构配置法设计飞艇增稳控制器,并通过仿真分析证明了增稳控制器可以有效增强飞艇的纵向和横侧向运动的稳定性。
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