风对弹射座椅救生性能的影响.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaelAstronauticaSinicaApr．252013V01．34No．4727·740ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn风对弹射座椅救生性能的影响郁嘉1，毛晓东2，林贵平1’“，卜雪琴11．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京1001912．沈阳航空航天大学航空航天工程学部，辽宁沈阳110136摘要：针对某型弹射座椅建立了考虑风速的弹射过程动力学模型。选取不同风速风向和不同弹射速度作为计算状态，对弹射救生过程进行数值仿真，根据仿真结

2、果分析风对弹射座椅救生性能的影响。通过在低速和中速两个弹射速度下，前向风、侧向风和大气垂直运动对弹射座椅救生性能影响的分析可知：较大的逆风不但会降低伞衣充满的轨迹高度，而且会产生人伞系统的振荡和摇摆，对安全救生存在一定的影响；大气的垂直运动对弹射救生系统的救生性能影响最大，它直接影响到救生系统的纵向运动轨迹。研究结果表明：前向风、侧向风和大气垂直运动均会对弹射座椅的救生性能产生不利影响，在真实的弹射过程中必须考虑风速对弹射救生性能的影响。关键词：弹射座椅；大气运动；风速；数值仿真；救生性能中图分类号：V244．21文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)04

3、—0727—14弹射座椅是战斗机飞行员在飞机无可挽回的情况下保证飞行员迅速离机、安全获救的重要装备。弹射座椅的救生性能好坏直接关系到飞行员的生命安全。对于弹射座椅救生性能的研究主要采用试验和数值仿真两种方法。试验方法采用地面火箭滑车弹射或空中弹射对弹射座椅弹射过程中的姿态轨迹进行测量，以此评估弹射座椅的救生性能。试验方法虽然能够较为准确地得到弹射座椅的救生性能数据，但受到试验设备和试验条件制约，无法广泛进行，且弹射试验耗资巨大，空中弹射试验还有一定的危险性。此外由于试验设备的限制，很多不利姿态难以进行弹射试验，在这种情况下，计算机数值仿真为研究弹射座椅的救生性能提供了新的

4、途径。近年来，弹射救生性能的数值仿真研究已经在国内外广泛开展，该方法采用飞行力学原理建立弹射座椅弹射过程的动力学模型，通过对动力学模型进行数值求解得到弹射座椅在弹射过程中的姿态和轨迹，分析弹射座椅的救生性能以及主要影响因素，研究改善弹射座椅救生性能的方法n。5]。文献E63～文献[11]建立了弹射座椅各个阶段的动力学模型，对弹射座椅的弹射过程进行了数值仿真，仿真与试验结果对比表明数值仿真方法具有较高的精度。在此基础上，根据数值仿真结果对弹射座椅的减速性能、弹射过载与速度的关系以及不利姿态下的救生性能进行了研究。虽然对于弹射座椅弹射过程的仿真研究已经取得了一些进展，但在以往

5、的弹射救生系统仿真研究中，均假定大气是静止的，即忽略大气运动对弹射的影响。实际上大气往往是不平静的，其水平或铅垂运动对人椅系统及人伞系统的运动必然存在一定的影响，因此在有风情况下弹射座椅的救生性能将受到一定的影响。为了解风对弹射座椅救生性能的影响，本文收稿日期：2012．04-24；退修日期：2012-05—14；录用日期：2012—07—16；网络出版时间：2012—07—3115：34网络出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／111929V．20120731．1534001html*通讯作者．Tel．：010—82317533E-mail：gpl

6、in@buaaedu．cn弓l用格武lYuJ，MaoXD．LinGP．etaljImpactofwindonejectionseatescapeperformance．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica2813．34(4)：727-740．郁嘉。毛晓东．林贵平．等风对弹射壅椅救生性能的影响．航空学报．2013．34(4)：727-740．航空学报Apr252013V01．34No．4建立了考虑风速的弹射座椅弹射过程的动力学模型，并采用数值仿真方法对大气运动对弹射轨迹姿态仿真计算结果的影响规律及程度进行了分析，了解不同方向及不同风速的风对

7、弹射座椅救生性能的影响。1考虑风速的弹射过程动力学模型在弹射救生仿真研究中，弹射过程分为弹射出舱、空中自由飞、救生伞开伞、救生伞充气张满和稳降5个阶段，每个阶段由于约束和受力的不同，采用的动力学模型也不相同，具体的数学模型及坐标系定义参见文献[10]～文献[14]。在以往的仿真研究中均假设弹射座椅在无风条件下进行弹射救生，因此动力学建模不考虑风速的影响，在有风的条件下，弹射过程动力学模型将会有所变化，以弹射座椅自由飞阶段为例，在该阶段认为人椅系统为刚体，动力学模型为刚体六自由度方程，在考虑风速的情况下，体轴坐标系下的刚体六自由