基于SysML的通信卫星故障分析方法研究

针对大型通信卫星故障分析过程复杂、系统性差等问题,采用MBSE思想,提出基于SysML的通信卫星故障分析方法,在卫星方案设计早期以SysML所表达的系统模型为中心开展故障分析与故障预案的验证.上述方法定义了针对卫星故障分析的元模型,以通信卫星姿态控制系统为对象,构建出规范表达的故障模型、系统功能模型以及故障处置行为模型...     

考虑圆柱铰链间隙的多刚体系统动力学计算方法

为了研究含圆柱铰链间隙的多刚体系统动力学计算方法,针对三维圆柱铰链的结构特点,给出了一种改进的接触对确定方法,构造了空间间隙圆柱铰链接触分离切换点的判别方法。法向接触力采用Lankarani与Nikravesh的连续接触力模型计算,切向摩擦力采用修正的Coulomb模型计算,综合考虑接触分离状态建立了统一形式的动力学方程。最后对比间隙铰链机构和理想铰链机构运动,结果表明圆柱铰链间隙在短时间内对其他构件的运动影响很小,但严重增大了铰链内部的碰撞力,长时间运动后机构的位移、速度、加速度与理想铰链偏差变大,但接触摩擦力使圆柱铰链的轴向运动受到抑制。间隙圆柱铰链的研究方法和结果为相关和更复杂的含间隙圆柱铰链机构的运动分析提供了理论参考。     

垂直热发射过程弹架耦合作用研究

研究裸弹垂直热发射过程系统的动态响应及其对导弹运动的影响。对车载导弹发射系统进行了简化和等效建模,进行了导弹起飞过程的理论分析,基于动力学和有限元软件建立了系统刚柔耦合多体动力学模型,对发射过程展开了动力学仿真与分析,并进行了多刚体与刚柔耦合两类模型计算结果对比。数值模拟结果表明,导弹起飞过程与发射车的耦合作用明显,系统振动对导弹起飞姿态产生影响,发射车振动衰减特性良好,柔性发射台模型能够较好反映发射过程系统动态响应以及弹架耦合特性。     

基于约束EGO的对地观测卫星多学科设计优化

在对地观测卫星的总体设计阶段,为提高卫星性能及设计效率,建立以卫星覆盖幅宽和地面分辨率综合指标为目标的数学模型进行优化。考虑轨道、控制、有效载荷、电源以及结构5个分系统的设计变量及约束条件并梳理存在的耦合关系,建立较为详尽的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)分析模型,并采用定点迭代法进行多学科分析(Multidisciplinary analysis,MDA)。引入自适应罚函数法处理约束条件,提出一种约束高效全局优化算法(C-EGO)。将C-EGO应用于标准工程测试算例,并与遗传算法(Genetic algorithm,GA)和考虑约束的追峰采样算法(Constraint importance mode pursuing sampling,Ci MPS)代理模优化方法的优化结果进行比较,C-EGO显示出较高的优化效率。最后,将C-EGO应用到对地观测卫星的多学科设计优化问题,与遗传算法(GA)和CiMPS相比,C-EGO能够高效地获取满足复杂约束的最优设计方案。研究结果表明C-EGO求解能够较高效地求解对地观测卫星MDO问题,所建立的卫星多学科设计优化模型与提出的高效的C-EGO方法为卫星MDO研究提供了参考。     

车载导弹发射过程姿态模拟

为研究车载导弹发射过程系统的动态响应和导弹的运动特性,从理论角度分析了发射过程系统的振动特性,并综合分析了导弹运动扰动原理.在对发射系统合理简化的基础上建立了整车刚柔耦合动力学模型,在模型中考虑了抛盖与燃气冲击载荷,进行了完整发射过程的刚柔耦合动力学仿真.所得仿真结果与试验数据相吻合.研究结果表明,所建刚柔耦合动力学模型能够较真实地模拟导弹发射过程,整个系统结构阻尼设计基本合理,能够满足战术要求.     

车载导弹行进间发射动力学仿真分析

利用数值模拟手段分析车载导弹行进间发射的动力学特性以及可行性。基于路面功率谱密度函数和随机数理论,创建了两侧不对称的三维随机土石路况模型;基于虚拟样机技术、有限元方法建立了战车系统行驶与发射一体化动力学模型;对不同车速和不同等级路面的行进间发射进行了动力学仿真。得到了战车及装置的动态响应情况、导弹的过载及运动特性和车速及路况对发射的影响规律。结果表明,行进间发射对车速和路面等级有一定限制。     

舰载导弹垂直弹射出筒姿态影响因素分析

针对舰载导弹发射问题,进行导弹出筒姿态影响因素研究。基于能量谱原理对舰艇随机摇荡运动进行了数值模拟;利用多体动力学原理建立发射系统模型,分析了舰艇的横摇、纵摇、垂荡、航速和导轨间隙对导弹出筒姿态的影响;建立了参数化模型对间隙进行了优化。分析结果表明,横摇、纵摇及间隙对导弹出筒姿态存在一定影响,垂荡和航速几乎不产生影响。得出系统总体设计方案基本可行,研究为发射系统初步设计评估和再设计提供参考。