本文關(guān)鍵詞：基于多體動(dòng)力學(xué)的火箭飛行仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：運(yùn)載火箭在飛行過程中的運(yùn)動(dòng)和受力是非常復(fù)雜的。傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)模式是一種串行模式,即把設(shè)計(jì)結(jié)果依次展開。這種設(shè)計(jì)模式實(shí)質(zhì)上是將同時(shí)影響運(yùn)載火箭的質(zhì)量、質(zhì)心、氣動(dòng)力、推力、飛行軌跡等諸因素人為地割裂開來,無法合理利用空氣動(dòng)力、地球引力、飛行軌跡等各個(gè)子學(xué)科之間的相互作用可產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng),導(dǎo)致最終結(jié)果失去火箭系統(tǒng)的整體最優(yōu)化結(jié)果,導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期加長(zhǎng),開發(fā)成本增加。 采用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)可以降低研制的成本,加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度。本文基于多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanic System)平臺(tái),應(yīng)用ADAMS二次開發(fā)功能,使用Fortran語言編寫仿真流程控制子程序、重力子程序、氣動(dòng)力控制力子程序,實(shí)現(xiàn)火箭飛行過程中的質(zhì)量變化、質(zhì)心變化,搭建了火箭飛行仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了火箭飛行過程的動(dòng)力學(xué)建模和仿真。本文的研究工作和成果主要包括以下幾個(gè)方面： (1)對(duì)火箭飛行過程的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析； (2)通過仿真流程控制子程序CONSUB實(shí)現(xiàn)了火箭飛行過程中的質(zhì)量變化、質(zhì)心變化。 (3)忽略火箭的振動(dòng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相互影響,建立火箭的三維模型,使用重力子程序VFOSUB、推力子程序SFOSUB、控制力子程序GFOSUB及氣動(dòng)力函數(shù)建立火箭飛行的動(dòng)力學(xué)模型。該模型考慮了火箭飛行過程各種載荷包括地球引力,氣動(dòng)力、推力、控制力,搭建火箭飛行的一體化仿真平臺(tái)。 (4)實(shí)現(xiàn)了火箭在飛行時(shí)序條件下的初始階段的飛行仿真。 (5)分析了火箭飛行過程中位置、速度、加速度和火箭各子結(jié)構(gòu)相互間的作用力,分析了級(jí)間力在火箭飛行過程中的變化規(guī)律。 本文基于對(duì)火箭的飛行過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真及分析,開創(chuàng)性的使用多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS實(shí)現(xiàn)了火箭飛行過程變質(zhì)量、變質(zhì)心的描述,建立了包括重力、氣動(dòng)力、控制力和推力等多因素多學(xué)科場(chǎng)量的火箭飛行過程一體化仿真平臺(tái)。為火箭研制開發(fā)中涉及到的各個(gè)學(xué)科的科研人員提供了一個(gè)共享平臺(tái),節(jié)約了開發(fā)時(shí)間。
【關(guān)鍵詞】：多體動(dòng)力學(xué) 火箭 ADAMS 二次開發(fā) 一體化
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：V412.1;TP391.9
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-23
• 1.1 研究背景與意義11-19
• 1.1.1 運(yùn)載火箭的特點(diǎn)11-12
• 1.1.2 運(yùn)載火箭的組成和分類12-13
• 1.1.3 多體動(dòng)力學(xué)理論及虛擬樣機(jī)介紹13-18
• 1.1.4 研究意義18-19
• 1.2 運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)研制的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)19-21
• 1.3 研究的目的與內(nèi)容21-23
• 2 運(yùn)載火箭飛行過程運(yùn)動(dòng)和受力分析23-41
• 2.1 常用坐標(biāo)系的定義和轉(zhuǎn)換關(guān)系23-28
• 2.1.1 常用坐標(biāo)系23-26
• 2.1.2 坐標(biāo)系變換26-28
• 2.2 地球引力28-31
• 2.3 氣動(dòng)力31-33
• 2.4 推力、控制力和控制力矩33-37
• 2.4.1 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力計(jì)算33-36
• 2.4.2 控制力和控制力矩36-37
• 2.5 運(yùn)載火箭的矢量運(yùn)動(dòng)方程37-39
• 2.6 小結(jié)39-41
• 3 運(yùn)載火箭飛行仿真方案及仿真平臺(tái)搭建41-57
• 3.1 運(yùn)載火箭飛行仿真方案41-42
• 3.2 火箭質(zhì)量、質(zhì)心變化的實(shí)現(xiàn)形式42-44
• 3.3 三維模型的建立44-45
• 3.4 動(dòng)力學(xué)模型的建立45-47
• 3.5 火箭飛行仿真ADAMS界面及對(duì)話框開發(fā)47-48
• 3.6 變質(zhì)量、變質(zhì)心和控制力子程序開發(fā)48-56
• 3.6.1 子程序的編制49-54
• 3.6.2 子程序的編譯鏈接過程54-56
• 3.7 小結(jié)56-57
• 4 火箭飛行過程仿真平臺(tái)校驗(yàn)及算例57-67
• 4.1 仿真模型57-58
• 4.2 仿真平臺(tái)質(zhì)量變化和氣動(dòng)力計(jì)算校驗(yàn)58-60
• 4.3 仿真算例60-66
• 4.4 小結(jié)66-67
• 5 結(jié)論和展望67-69
• 5.1 結(jié)論67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 作者簡(jiǎn)歷71-75
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：332911