空降空投中的气囊缓冲包装技术

目的对目前缓冲着陆气囊的发展状况进行总结分析,对重装空投气囊着陆缓冲系统的性能进行评估。方法通过建立某重型装备气囊缓冲系统的LS-DYNA有限元模型,对该模型进行缓冲仿真计算,对着陆装备的速度历程和加速度历程进行分析。结果在重力加速度作用下,0.15 s时间内,仿真模型从4.8 m/s加速到触地速度为5.4 m/s;在气囊缓冲作用下加速度减为0时,继续加速到速度最大值,之后模型在反向加速度作用下急剧减速后产生反向速度,经过几次波动后最终速度基本为0,即着陆成功。结论仿真模型的速度和加速度的变化情况等都满足气囊安全着陆应有的规律,体现了仿真的可行性。     

新型自充气式着陆缓冲气囊的理论分析与设计研究

目的针对目前着陆缓冲气囊充气展开方面的功能缺陷,设计研究一种新型自充气式气囊。方法详细论述气囊的结构及其自充气原理,建立气囊整体结构模型;分析气囊进气孔的结构和工作原理,并进行相关计算;最后理论分析气囊缓冲着陆过程及其缓冲性能。结果新型自充气式缓冲气囊展开时仅有1/6的体积需要自带气源充气,进气口结构能满足空投下落时气囊的自充气,实例计算得出空投载荷的最大冲击加速度只有60 m/s2,小于允许的最大冲击加速度。结论新型自充气式气囊能够大大减轻空投系统自身的重量,进气口结构能满足气囊功能要求,使空投物资受到的冲击加速度小于允许的最大值,气囊能对空投货物起到很好的缓冲保护作用。     

气囊着陆缓冲系统冲击动力学模型修正方法

针对气囊着陆缓冲系统的冲击动力学模型修正问题,首先建立了典型气囊着陆缓冲系统的冲击动力学仿真分析模型,考虑到结构动力学模型和气囊模型的相互独立性,提出对回收舱模型和气囊系统模型分别进行修正的分级修正思路;其次定义了关键点处冲击响应,解决了试验数据采样频率和试验触发不一致带来的计算结果与试验结果比较问题;就气囊着陆缓冲系统冲击动力学响应的典型特征,定义冲击响应置信因子评价计算结果与试验结果之间的吻合程度;以关键点冲击响应的试验数据与计算结果之间的误差范数作为修正目标函数,引入增广径向基函数构造修正变量关于修正目标的代理模型,将模型修正问题转换为优化问题进行求解;最后,通过典型气囊着陆缓冲系统冲击动力学试验和计算验证了所提方法的有效性。     

空投着陆气囊缓冲系统环境适应性研究

目的 研究在空投着陆过程中, 气囊缓冲系统的缓冲特性和环境适应性, 分析空投着陆环境变化对气囊缓冲特性的影响。方法 以热力学理论和刚体动力学为基础, 建立空投着陆气囊缓冲系统动力学模型, 以此为基础编写气囊缓冲特性计算分析软件; 针对某型主-辅囊结构气囊进行地面冲击试验,对比验证了计算模型的正确性。结果 空投着陆海拔高度为0, 3000, 4500 m时, 空投装备着地瞬间的着地速度分别为0.52, 0.96, 2.31 m/s, 随着海拔升高, 空投装备着地速度明显增大。环境温度、 大气密度和大气压力等参数对气囊缓冲特性的影响比较显著。结论 气囊缓冲系统的缓冲特性满足设计要求, 可适应海拔较高的空投环境。同一气囊系统在较高海拔环境中使用应充分评估其适用性和安全性, 避免空投装备着地速度较大而造成装备损坏。     

着陆气囊缓冲过程数值模拟研究

目的 对某大型空降装备着陆缓冲系统的可排气型气囊缓冲过程进行数值模拟研究。方法 基于有限元方法, 建立着陆缓冲系统的有限元模型, 采用控制体积法, 利用显式动力分析软件LS-DYNA对着陆气囊的缓冲过程进行数值模拟, 分析了气囊缓冲过程中气囊内压、 气囊剩余高度和气囊排气速率等特性的变化规律, 以及气囊织布的弹性模量、 排气压力和排气口面积等主要参数变化时对气囊缓冲特性的影响规律。结果 对气囊的缓冲特性影响较大的参数为气囊的排气压力和排气口面积, 当气囊织布的弹性模量高于0.2 GPa时, 弹性模量的变化对气囊的缓冲特性影响较小。结论 研究结果可为工程人员进行气囊初始设计和对气囊缓冲过程进行模拟仿真提供参考。     

深空探测气囊着陆缓冲系统的原理样机冲击动力学相似问题研究

研究深空探测气囊着陆缓冲系统的地面原理样机冲击动力学相似问题。首先,从理论角度出发,对气囊着陆缓冲系统的冲击动力学响应进行了推导,发现初始气压、气囊体积、接触面积、登陆舱质量和着陆初速度等参数对着陆冲击响应特征起主要影响。然后,给出了地面原理样机设计思路,并且在理论推导的基础上提出了利用地面原理样机冲击响应与外星环境下全尺寸气囊着陆系统冲击响应的动力学相似关系。最后,设计了几种不同参数的地面原理样机,通过数值模拟方法计算了火星环境下的全尺寸气囊系统着陆冲击响应和原理样机冲击响应,利用地面原理样机冲击响应计算结果和所提出的动力学相似关系对火星环境下的全尺寸气囊系统着陆冲击响应进行了估计,验证了所提出的动力学相似关系的有效性。     

冲压式空投气囊着陆缓冲性能仿真研究

目的 以冲压式空投气囊为研究对象, 对气囊的着陆缓冲过程进行有限元仿真, 以研究其缓冲性能。方法 使用SolidWorks软件建立了气囊和装备的几何模型, 导入到有限元分析软件Ansys/LS-DYNA中划分网格, 加载并进行求解, 并用后处理软件Ls-prepost对仿真结果进行分析, 得出了气囊的体积和压力变化曲线, 以及空投装备的位移、 速度和加速度的变化曲线。结果 气囊在着陆缓冲过程中的最大压力为0.198 MPa, 空投装备的着陆冲击加速度峰值为175 m/s（ 2 17.9g）。结论 空投装备的最大冲击过载是17.9g, 装备最大过载Amax＜允许过载20g, 气囊满足性能要求。气囊内压力峰值对于气囊的设计有重要影响, 以气囊峰值压力0.198 MPa为参考标准, 在气囊材料选取和气囊加工方面要确保气囊能承受相当的峰值压力, 以避免缓冲时气囊发生爆裂。     

自充气式气囊缓冲特性试验研究

自充气式缓冲气囊利用缓冲系统的自重实现气囊下落时的展开和充气,具有结构简单、使用方便和工作可靠等特点。本文分别对排气口常开和排气口粘结2种自充气式气囊进行室内投放试验,研究着陆初速度、载荷质量对气囊缓冲特性的影响,并研究排气口开合状态对排气口粘结气囊缓冲特性的影响。试验结果表明,气囊内最大压强与着陆初速度和载荷质量均呈正比关系,加速度峰值与着陆初速度呈正比,与载荷质量成反比,排气口粘结时气囊缓冲效果较好。     

行星软着陆气囊缓冲系统动力学仿真研究

气囊缓冲着陆系统具有轻质、安全、环境适应性强等特点,能有效保护着陆过程中着陆器的安全,在行星探测中应用广泛。针对一种"水滴形"自扶正气囊缓冲着陆系统建立了动力学模型,描述了气囊基于接触和几何非线性效应在行星表面充气、降落、碰撞、回弹及再碰撞等着陆缓冲过程。依据动力学仿真结果获取了气囊初始气压、初始着陆速度、星表地形等对气囊内部关键部位缓冲过载的影响规律,验证了"水滴形"气囊缓冲着陆系统可实现自动扶正及弹开分离等重要功能特征。研究结果为未来深空探测采用的气囊式缓冲着陆系统的工程设计提供了理论指导和参考。     

基于代理模型的空投装备气囊缓冲系统多目标优化

基于有限元法和控制体积法建立装备-气囊系统有限元模型,并采用试验数据对模型进行验证。复杂气囊系统着陆缓冲过程仿真计算资源消耗大,难以应用传统迭代方法进行参数优化。为克服这些问题,结合扩展拉丁超立方设计,以最大着陆冲击加速度和最大翻转角度为响应,采用径向基函数构建代理模型。在代理模型基础上,利用多目标遗传算法对主气囊高度、横向宽度及排气孔面积等气囊缓冲系统参数进行了多目标优化。优化结果表明:优化后最大冲击加速度减小了15.5%,最大翻转角度减小了70.3%,缓冲性能与横向稳定性均有所提高。     

Airbags: an exploratory survey of public knowledge and attitudes.

The present study examines public knowledge and opinion in the United States on issues related to airbag safety. Data were obtained through a national random digit-dial telephone survey of 1005 people living in the contiguous 48 United States. A majority of respondents (1) know that airbags can harm drivers seated too close to the steering wheel; (2) know that rear-facing infant seats should not be placed in the front seat of a car with passenger-side airbags; and (3) know that airbags are saving more lives of women drivers than are being lost. However, most respondents did not know that (1) airbags are killing more children than they are saving; (2) airbags can injure properly belted drivers; and (3) the majority of the lives saved by airbags have been among people who were not wearing safety belts. Knowledge of airbag risks to children and properly belted drivers was significantly associated with a less favorable attitude toward airbags, and with opposition toward the law mandating airbags on all new cars. Drivers of vehicles equipped with airbags held more favorable attitudes toward airbag technology. Further analysis suggests that as the public begins to understand the risks associated with airbags, the current high level of public support for the technology and the mandatory regulation may decline.     

汽车安全气囊爆炸威力的确定方法

安全气囊是一种汽车被动安全性保护系统,其中充填的化学物质能在车辆撞击事故中瞬间引爆并释放大量气体。安全气囊在制造、集中运输、集中存储、使用过程中经常发生意外爆炸事故,造成人员伤亡和设施破坏。为了准确计算汽车安全气囊的爆炸威力,基于典型气囊气体发生器的化学组成和爆热能量相似理论,提出了汽车安全气囊爆炸等效TNT当量的一种理论确定方法。结合安全气囊的三种爆炸反应方程式,确定了三种小型汽车典型安全气囊的等效TNT当量分别为32.6 g,37.3 g和31.6 g,平均TNT当量为33.8 g。基于计算结果,建立了等效的安全气囊爆炸有限元模型,通过将有限元计算结果与已有安全气囊爆炸试验结果进行对比分析,验证了该计算方法的可靠性和计算结果的准确性。     

数值模拟在阴极保护中的应用进展

阴极保护是控制金属构件腐蚀的有效方法之一.随着阴极保护以及计算机技术的发展,数值模型在阴极保护体系设计和优化过程中得到了越来越广泛的应用.本文介绍了3种数值模型计算方法及有限元计算过程中边界条件的处理,综述了数值模型计算的发展现状以及面临的问题,阐述了有限元法和边界元法的优缺点.对比分析发现:边界元法可以使整个问题的维度降低一维,减少了计算量,提高精度,简化了建模过程.有限元法要求区域是有界的,可以对阴极保护体系进行三维分析,但计算量较大.边界元法适用于无限域、半无限域问题,有限元法的剖分灵活,更加适用于边界复杂以及求解域内电位场分布变化比较大的体系.在实际应用过程中,如何根据实际情况合理地采用有限元和边界元相结合的方法,发挥两种方法各自优点是阴极保护数值优化技术今后的一个发展方向.     

Evaluation of vehicle side airbag effectiveness in Victoria,Australia

Side airbag systems were first introduced into vehicles around 1995 to help protect occupants from injury in side impact crashes. International studies have shown that side airbags are effective in reducing the risk of death and injury, however, serious injuries can still occur even when side airbags deploy. The objective of this study was to use detailed injury information from insurance injury compensation claims data linked to Police reported crash data to determine the effectiveness of side airbags in reducing the risk of death or injury for occupants involved in side impact crashes in Victoria, Australia based on the specific body regions that side airbag systems are designed to protect. It was found that head and torso-protecting dual airbag systems designed to protect the head, neck, face, chest and abdomen are highly effective in reducing driver death or injury due to near side crashes. They were associated with a statistically significant reduction of 41.1% (25.9%, 53.2%) in the odds of death or injury across all body regions; and a 48.0% (28.0%, 62.4%) reduction in the odds of death or injury to the head, neck, face, chest and abdomen. The study did not find any evidence that torso-protecting airbags alone are effective in reducing death or injury. Analysis results indicate that head and torso-protecting side airbag systems in vehicles are a highly effective technology for reducing the risk of death or injury to vehicle occupants in near side crashes. The magnitude of the injury reduction benefits estimated indicate that fitment of this technology to all vehicles should be a high priority and will yield significant savings in overall road trauma.     

Ermittlung des Festigkeits‐ und Schädigungsverhaltens von Airbaggewebe bei verschiedenen Belastungszuständen und Dehnraten

Determination of strength‐ and failure behaviour of airbag fabric subjected to different types of loading This paper presents experimental investi‐gations of the material behaviour of a typical airbag fabric (Polyamid 6.6) at different loading types and strain rates. Fundamental results are a linear decrease of failure stress and a linear increase of failure strain with increasing temperature. Another important material parameter of airbag fabric, the burst pressure where the fabric bursts, was measured as 4‐5 bar. The determined material data are important for the fabrication of airbags.