一种空投货物出舱载荷的精确计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106446497A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610374304.3(22)申请日2016.05.31(71)申请人中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所地址710089陕西省西安市阎良区人民东路1号(72)发明人陈松松赵晓辉张伟涛(74)专利代理机构北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)11526代理人刘丽萍(51)Int.Cl.G06F19/00(2011.01)权利要求书5页说明书8页附图5页(54)发明名称一种空投货物出舱载荷的精确计算方法(57)摘要本发明涉及一种空投货物出舱载荷的精确计算方法，包括步骤一：建立坐标系；步骤二：空投货物出舱过程分析；在空投货物出舱运动过程中，当货物重心运动到与转载滑轮轴心在同一竖直面内时，为货物出舱运动过程中的初始状态；当货物末端运动到转载滑轮位置或货物脱离转载滑轮时，为货物出舱运动过程中的末状态；步骤三：根据货物的受力关系和运动状态，构建计算模型并计算出预定参数；模型中将空投货物出舱运动过程分为两个过程：平移过程和翻滚过程；步骤四：根据计算出的预定参数，拟合出出舱载荷曲线。本发明的一种空投货物出舱载荷计的精确计算方法具有精度高、易于理解，计算效率快等优点。CN106446497ACN106446497A权利要求书1/5页1.一种空投货物出舱载荷的精确计算方法，其特征在于，包括步骤一：建立坐标系步骤二：空投货物出舱过程分析在空投货物出舱运动过程中，当货物重心运动到与转载滑轮轴心在同一竖直面内时，为货物出舱运动过程中的初始状态；当货物末端运动到转载滑轮位置或货物脱离转载滑轮时，为货物出舱运动过程中的末状态；步骤三：根据货物的受力关系和运动状态，构建计算模型并计算出预定参数模型中将空投货物出舱运动过程分为两个过程：平移过程和翻滚过程；步骤四：根据计算出的预定参数，拟合出出舱载荷曲线。2.根据权利要求1所述的空投货物出舱载荷的精确计算方法，其特征在于，取飞机地板或斜台末端处的转载滑轮轴心为坐标系原点O，X正方向为飞机逆航向在水平面上的投影，Y正方向为竖直向下，坐标系符合右手法则。3.根据权利要求2所述的空投货物出舱载荷的精确计算方法，其特征在于，定义空投货物尺寸长、宽、高分别设为L×b×H，设空投货物重心位置在货物的几何中心Q处，由于货物出舱过程非常短暂，设牵引伞的拉力F不变，与X轴成β夹角，起始状态时，空投货物速度v0，与飞机地板面平行向后，飞机地板与X轴成θ0夹角。4.根据权利要求3所述的空投货物出舱载荷的精确计算方法，其特征在于，其特征在于，空投货物出舱运动过程中平移过程的计算过程为：空投货物出舱过程平移过程为匀加速过程；a)初始状态t＝0x(0)＝0θ(0)＝θ0vx(0)＝v0cosθ0vy(0)＝v0sinθ0N(0)＝Gcosθ0-Fsin(β+θ0)G＝mgb)末状态：t＝taθ(ta)＝θ0N(ta)＝Gcosθ0-Fsin(β+θ0)————————————————(1)2CN106446497A权利要求书2/5页f(ta)＝μN(ta)————————————————(3)G＝mg由上述公式(1)～(4)可求解出：ax＝acosθ0——————————————————————(8)vx(0)＝v0cosθ0————————————————————(9)vx(ta)＝vx(0)+axta—————————————————————(11)vy(ta)＝vy(0)+ayta————————————————————(12)空投货物出舱运动过程中翻滚过程的计算过程为：c)初始状态：平移过程的末状态；d)中间过程：f＝μN————————————————————————(16)3CN106446497A权利要求书3/5页几何约束条件:公式(19)等号两边对时间t进行2阶求导，可得：公式(13)～(18)代人上式(20)中，求得：A1＝2y'θ'sinθ+y(θ')2cosθ——————————————————(22)A2＝2x'θ'cosθ-x(θ')2sinθ——————————————————(23)由于此问题是多体动力学问题，故多体动力学方程为：初始条件已知：t＝t1，x＝x(t1)，y＝y(t1)，x'＝vx＝vx(t1)，y'＝vy＝vy(t1)，θ＝θ0，θ'＝0；假定数组：则4CN106446497A权利要求书4/5页初始条件变为：带入4阶库塔算法Runge-Kutta进行求解：运用Matlab函数：[T，u]＝ode15s(@spring，[t1t1+fix(L/2/v0)+1]，[x(t1)vx(t1)y(t1)vy(t1)θ00])；求解；e)末状态