摘要：现有空投装备的气囊缓冲系统适用性较差,难以满足未来低冲击、抗侧翻的大吨位装备空投缓冲需求。针对这些问题,文章设计了可适用于新一代空投装备的组合式气囊,并采用最优拉丁超立方设计试验方法进行抽样,基于这些样本构建了以最大过载和最大翻转角为目标的多项式代理模型。在代理模型的基础上采用多目标粒子群优化算法对气囊的结构参数进行多目标优化,并对优化后的缓冲系统进行有限元分析,结果显示:优化后的气囊缓冲系统最大过载减少了24.7%,缓冲性能提高;最大横向翻转角降低了42.6%,其横向稳定性大幅度提高,大大降低了侧翻风险。研究结果表明,文章所设计并优化的气囊缓冲系统满足未来大载重、抗侧翻的需求,能够为空投装备气囊缓冲系统提供技术支持。

摘要：针对液态金属磁流体(Liquid metal magnetohydrodynamic,LMMHD)发电系统,设计出四种气—液态金属两相混合器,对液态金属(镓铟锡合金)和二氧化碳气体在混合器及发电通道内的两相流场进行模拟和对比分析,同时对具有最佳混合效果的混合器所连接的发电通道的发电性能进行研究。结果表明,利用诱导磁场法预测计算得到的空载电压计算值与理论值相比,误差小于5%;在相同气液入口压力(pl=pg=1.5 MPa)条件下,不同气液两相混合器结构可以产生搅拌流、环状流、弹状流和分散流等流型;在不同气液入口压力下,综合考虑发电通道内的两相流型、液态金属的平均体积分数、平均速度和均匀度,发现双喷嘴式混合器(model 4)的混合效果最佳;此外,发电通道内的电流密度和平均电磁功率密度的大小均与液态金属的体积分数呈正相关。

摘要：针对传统着陆器缓冲装置无法复用的不足,提出了一种可重复使用的小型着陆器,通过各关节上的摩擦制动装置吸收着陆冲击能量,由电机及扭簧组件实现再次起飞后着陆腿的姿态恢复,可满足多点飞跃探测的月表探测任务。完成了一维落震中单套着陆腿在竖直方向上的缓冲吸能动力学分析;基于径向基(RBF)代理模型,面向三种典型着陆工况,采用多目标协同优化方法,对单套着陆腿各关节制动扭矩进行了优化,优化后的缓冲吸能关节可有效降低着陆器在落震过程中的加速度峰值。最后进行了整机多工况落震仿真分析,结果表明,各着陆响应均满足设计要求,也可保证良好的着陆过程稳定性,可为中国后续开展星表单次任务多点位探测提供一种可行的解决方案。

摘要：针对高层建筑火灾救援问题,提出一种基于负泊松比缓冲网的高坠缓冲防护系统。首先,设计了六角网眼结构的大变形柔性缓冲网及其配适的多级缓冲机构,基于有限元方法建立了缓冲网与人体接触冲击过程动力学解析模型;其次,建立了缓冲系统有限元模型,进行冲击动力学仿真分析,验证缓冲系统对坠落人员防护的有效性;最后,利用相似性原理设计了1/8缩比模型试验,以验证系统的实用效果。结果表明:试验采集人体所受过载数值与仿真较吻合,验证了缓冲系统的有效性和有限元模型的准确性。缓冲系统可有效保障30 m高度以下跌落人员的生命安全,缓冲过程中人体最大过载不超过5.5g,对保障高空作业人员安全和高空救援行动成功具有实际意义。

摘要：针对未来深空探测领域载人登陆、星表物资转运和基地建设等任务需求,提出了一种缓冲/行走一体化六足着陆器,并进行了步态规划和仿真校验。首先介绍了着陆器构型和驱动/吸能集成式缓冲器功能实现;其次,建立了UP+2UPS三自由度悬臂式腿足机构运动学模型,推导了以UP为主运动链的逆运动学,以及由UP主链旋转运动向2UPS支链伸缩运动的映射,并分析了其工作空间;第三,设计了行走与转弯步态,推导了足端迈步轨迹与各主动驱动关节伸缩轨迹之间的对应关系;最后,建立了该着陆器的虚拟样机模型,校验了腿足机构运动平稳性和着陆器步态行走稳定性。结果表明:所提出的着陆器腿足机构运动平稳,行走过程中本体无较大起伏和偏移、步态稳定裕度高,可为未来开展非确知复杂星表环境下的稳定着陆、移动探测、物资运输、基地建设等任务提供一种可行的装备方案。

摘要：为保证可移动着陆器在运动过程中腿足机构不产生较大的冲击和振动,对可移动着陆器腿足机构各关节空间内的运动轨迹进行了规划,并以时间-急动度最优为目标进行优化。首先,介绍了兼具着陆缓冲和星表移动等功能的六足可移动着陆器的设计方案,推导了腿足运动学,分析了落震缓冲性能;其次,通过运动学逆解求得足端迈步轨迹关键点在关节空间内的映射节点,对节点进行三次样条曲线拟合;然后,以节点时间间隔为变量,建立了最优时间-急动度轨迹优化模型;最后,通过多种群遗传算法对该模型全局最优解进行搜索求解。结果表明,可移动着陆器腿足机构具有稳定连续的运动性能,所规划的最优时间-急动度轨迹合理有效,腿足机构运动过程中无较大冲击和振动。

摘要：面向在小天体非确知、非结构性表面安全稳定附着的技术需求,设计了一种可同时在偏移和扭转共6个自由度上实现对抓附区域星表地形被动自适应的串并混联机构,并完成了其工作空间优化。首先,针对附着过程中附着装置与星表拟合球面不居中问题,提出了一种3-RSPS串并混联被动自适应机构设计方案;进而,采用修正的G-K公式计算了该机构的自由度,基于空间位置矢量法推导出其逆运动学模型,并通过虚拟样机仿真验证了逆运动学模型的正确性;最后,采用数值搜索方法完成了该机构的定姿态工作空间分析和基于NSGA-II算法的多目标优化。结果表明:相较于目前广泛应用的3-SPS并联机构,本文所设计的星表地形自适应机构的全局工作空间提高了40.9%,优化后,又进一步提高了21.3%,可适应更加崎岖陡峭的小天体星表地形,具有较好的工程价值。

摘要：轻量化是飞行器设计及优化的关键指标,直接影响飞行器的作战效能。该文针对大展弦比组合式无人机中的单体无人机承力结构设计及轻量化设计需求,建立组合体无人机单体机翼框架模型,提出了在气动循环载荷作用和疲劳寿命的约束下,对机翼主要传力构件进行拓扑优化的整体设计优化方法:首先,通过有限元方法分析机翼全工况下气动载荷;其次,在极限载荷循环作用下分析机翼全域的疲劳寿命特性;最后,通过拓扑优化技术对单体机翼承力框架进行体积优化设计,优化后机翼框架减重35%,有效实现了机翼框架的轻量化设计目标。

摘要：航天器着陆缓冲机构是开展地外天体着陆探测的核心装置,其着陆性能直接关系到整个探测任务的成败。本文梳理并总结了现有航天器着陆缓冲机构的相关设计技术,重点介绍了航天器着陆缓冲方法、机构构型和地外小天体着陆/锚定机构,并对其优缺点和适用情况进行了总结分析。其次,针对各类着陆缓冲机构总结了动力学分析技术现状,对比了理论解析模型法、全机刚体仿真分析法、刚柔耦合仿真分析法、全机柔性仿真分析法和半主动控制仿真法等动力学分析方法的优劣。再次,论述了地面等效试验技术的研究进展,阐述了滑轮平衡法、斜坡模拟法和全机1/6尺寸模型法3种地面等效试验方法的主要特点。最后,结合未来深空探测需求,对航天器着陆技术存在的问题、及发展趋势进行了总结与展望。

摘要：中国新一代载人飞船试验船的气动减速系统由2具减速伞和3具主伞组成,减速伞在实现第1阶段减速后分离并将主伞包从飞船中拉出。主伞包出舱作为降落伞系统的一个重要工作环节,一直是回收着陆系统的关键技术和设计难点之一,由于这一瞬时高动态过程涉及吊带、伞包和舱盖等多体接触和受力耦合作用,因此采用基于简化动力学模型的理论计算方法难以准确描述该过程。该文提出了一种基于有限元模型的气动-动力学耦合分析方法,建立了主伞包出舱动力学模型,运用气动力载荷动态匹配控制方法实现了降落伞由气动载荷向动力学模型的精确传递,通过对初始速度、防热层拉力和舱盖质量等影响主伞包出舱的因素进行全面分析对比,获得了主伞包出舱过程的载荷、速度和过载等动力学特性,直观且逼真地描述了主伞包出舱的动态过程。该方法有效指导了新一代载人飞船试验船回收系统方案的设计,为后续的正式飞行任务提供了理论支持。