大型整流罩分離動力學簡化建模及仿真分析①

李 哲，范學領，孫 秦，萬小朋

(西北工業大學航空學院，西安 710072)

0 引言

整流罩在發射任務中主要起到保護有效載荷不受氣動力、氣動加熱及聲振動等影響的作用。罩體的結構形式、連接關系及其變形對實現整流罩功能以及到達指定地點后和箭體安全分離有著決定性作用［1－4］。大型整流罩分離時，2個半殼在平動同時，將發生呼吸運動、彎曲運動和扭轉運動［5－6］。這是由分離力、整流罩旋轉導致的慣性力、火箭縱向和橫向加速度等因素引起的典型多體動力學運動過程。同時，整流罩大型尺寸及輕而軟的結構特點使得分離過程中的彈性變形不可忽略，拋罩過程是由可變形體及剛體組成的系統在大范圍空間運動時的動力學行為，屬于柔性多體動力學問題［7－8］。因此，進行大型整流罩分離動力學分析既要考慮結構的彈性變形，又要計入結構的空間大范圍相對運動，以及彈性運動和剛體運動的耦合。

慮及大型整流罩體結構構造的復雜性及計算效率和軟硬件條件限制，對拋罩動力學過程進行合理的有限元簡化建模具有工程意義。本文首先研究了大型整流罩分離動力學分析相關的有限元簡化建模技術，針對不同部件特點進行了多種方案設計，并驗證了各方案的動力學品質特性，校驗了模型簡化的合理性。在合理的模型簡化基礎上，進一步分析了大型整流罩分離動力學行為。

1 大型整流罩分離動力學

柔性多體系統動力學研究可變形物體和剛體所組成的系統在大范圍空間運動時的動力學行為，其特征是同時存在變形運動、剛體運動及其耦合特性?！?br>