[发明专利]复杂环境下空投着陆仿真模拟与评价方法

摘要

复杂环境下空投着陆仿真模拟与评价方法，包括确定影响气囊系统缓冲效果的着陆工况参数及其变量空间，着陆工况参数包括海拔高度、大气密度、大气压力、着陆地面坡度、风速、风向、垂直着陆速度、着陆时装备的俯仰角和侧倾角；根据着陆工况参数的变量空间，通过HyperStudy软件对有限元模拟进行拉丁超立方试验设计，根据试验设计方案着陆工况作为空投缓冲过程仿真试验边界条件，调用Radioss软件仿真模拟空投缓冲过程，得到对应于设计变量的目标响应。其目的在于提供一种利用少量有限元仿真计算进行复杂环境下随机着陆工况仿真模拟并获得着陆冲击响应的统计数据、可评价缓冲系统的缓冲效果的复杂环境下空投着陆仿真模拟与评价方法。

主权项

复杂环境下空投着陆仿真模拟与评价方法，其特征在于包括以下步骤：1)确定影响气囊系统缓冲效果的着陆工况参数及其变量空间，所述着陆工况参数包括海拔高度、大气密度、大气压力、着陆地面的坡度、风速、风向、垂直着陆速度以及着陆时装备的俯仰角和侧倾角；上述着陆工况参数及其取值范围如表1所示，其中海拔高度、大气密度和大气压力取固定值；表1输入参数及其取值范围着陆工况参数 取值或取值范围 统计分布形式 分布参数 海拔高度 0m ‑‑ ‑‑ 大气密度 1.20kg/m3‑‑ ‑‑ 大气压力 101325Pa ‑‑ ‑‑ 着陆地面的坡度 [‑5°，5°] 正态分布 μ＝0，σ＝1.67 垂直速度 [5.3m/s，8.9m/s] 正态分布 μ＝7.1，σ＝0.6 横向速度 [2m/s，9m/s] 威布尔分布 α＝2.9，β＝6.2 侧倾角 [‑7°，7°] 正态分布 μ＝0，σ＝2.33 俯仰角 [‑10°，10°] 正态分布 μ＝0，σ＝3.33 2)根据着陆工况参数的变量空间，通过HyperStudy软件对有限元模拟进行拉丁超立方试验设计，根据试验设计方案的着陆工况作为空投缓冲过程仿真试验的边界条件，调用Radioss软件仿真模拟空投缓冲过程，计算得到的对应于设计变量的目标响应；其中Radioss软件仿真模拟空投缓冲过程是采用Chinese Journal Of Mechanical Engineering Vol.No.1，2014中“Characteristic Verfication and Parameter Optimization of Airbags Cushion System for Airborne Vehicle”提出来的某型空投装备‑气囊系统有限元模型进行计算的；所述目标响应包括着陆冲击过载、侧倾角、气囊内压以及装备的反弹速度；3)根据所述计算得到的对应于设计变量的目标响应，采用径向基函数拟合着陆工况参数与目标函数的响应面模型；4)利用蒙特卡罗方法抽样产生随机着陆工况试验方案，通过在已建立的响应面模型上进行随机着陆工况试验，获得对应的响应结果；5)确定空投着陆安全性评价指标，所述空投着陆安全性评价指标包括最大冲击过载20g、 最大翻转角度57°、最大反弹速度3m/s和气囊最大内压0.19MPa；结合步骤4的响应结果和所述空投着陆安全性评价指标，统计得出空投装备着陆成功概率，为评价缓冲气囊的缓冲效果和对空投的安全性进行辅助决策；所述空投装备着陆成功概率有5项，包括着陆冲击过载项成功率、侧倾角项成功率、气囊内压项成功率、反弹速度项成功概率以及综合成功概率，其中着陆冲击过载项成功率、侧倾角项成功率、气囊内压项成功率、反弹速度项成功概率的计算公式为P＝n/N，其中n表示试验响应结果中对应项不大于对应空投着陆安全性评价指标的次数，N表示总的试验次数；综合成功概率的计算公式为P0＝m/N，其中m表示试验响应结果各项均不大于对应空投着陆安全性评价指标的次数，N表示总的试验次数。