一种新型着陆缓冲气囊的动力学设计与分析

摘要

缓冲气囊以其较轻的重量，良好的折叠性能、低廉的成本等独特优势成为了工程领域中一种常用的安全防护装置，广泛的应用于航空航天器回收工程、汽车全气囊、人员应急救援、重装空投等领域中。
　　随着缓冲气囊技术的不断发展，对气囊构型的设计也逐渐趋向于多样化及复杂化。为了克服固定排气式气囊二次冲击大、易侧翻的特点，本文在其基础上对构型进行了一定的修改，提出了一种有着侧气囊的排气式气囊构型。在缓冲过程中，这种气囊的主气囊通过两气囊相连的通气孔将气体排入侧气囊，侧气囊再将气体通过与大气环境相连的排气孔排出进行排气释能。
　　本文在均匀压力基础上，通过理论分析研究了新型气囊的着陆缓冲性能，并给出了着陆缓冲过载的计算方法，同时验证了此计算方法的准确性。基于有限元仿真技术，探讨了气囊多个参数分别对着陆缓冲性能的影响。然后，本文引入了耐撞性优化设计方法，以最大着陆过载为优化目标，以主气囊和侧气囊排气孔面积为设计变量，对新型气囊的着陆缓冲性能进行了优化分析，验证了此类优化方法在气囊优化方面的有效性。最后，通过有限元仿真技术模拟了新型气囊在考虑水平速度条件下的运动过程，基于计算结果对其抗侧翻能力进行了评价。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 气囊缓冲系统的应用现状

1.3 气囊缓冲系统分类及存在的问题

1.4 气囊着陆缓冲系统发展趋势

1.5 本文工作安排

第二章 新型气囊的理论分析及有限元验证

2.1 引言

2.2 解析方法

2.3 有限元分析

2.4 新型气囊理论模型的推导

2.5 新型气囊计算模型的有限元验证

2.6 本章小结

第三章 新型气囊的缓冲性能仿真分析

3.1 引言

3.2 新型气囊与单一排气式气囊缓冲性能对比

3.3 新型气囊的参数对缓冲性能的影响

3.4 本章小结

第四章 新型气囊的优化设计

4.1引言

4.2 优化方法研究现状

4.3 试验设计方法

4.4 基于RBF的全局近似函数的构造

4.5 全局近似函数的评价标准

4.6 优化设计基本流程

4.7 新型气囊系统的着陆缓冲性能优化

4.8本章小结

第五章 新型气囊系统抗侧翻性能的探讨与研究

5.1引言

5.2气囊侧翻问题的定义

5.3新型气囊抗侧翻能力的定性分析

5.4新型气囊抗侧翻能力的定量分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文主要工作与贡献

6.2未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文