畢設(shè)開題報(bào)告-降落傘動態(tài)特性測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)大學(xué)論文

1、中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告學(xué)生姓名：鐘亞恒學(xué)號：1201054154學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：探測制導(dǎo)與控制技術(shù)設(shè)計(jì)（論文）題目降落傘動態(tài)特性測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：秦棟澤2016 年 3 月 12 日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師審查后生效；2開題報(bào)告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格 式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼， 完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；3文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號，文后“參考文獻(xiàn)”的書寫，應(yīng)按照國標(biāo) GB

2、 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要 求書寫，不能有隨意性；4學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如 0201140102, 為 10 位數(shù)）， 不能只寫最后 2 位或 1 位數(shù)字；5. 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408 94數(shù)據(jù)元和交換格式、 信息交換、 日期和時(shí)間表示法 規(guī)定的要求， 一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。 如“2004年 3 月 15日”或“2004-03-15 ”；6. 指導(dǎo)教師意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告1.選題依據(jù)：文獻(xiàn)綜述1.1課題研究的背景和意義現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，如何提高部隊(duì)快速反應(yīng)能力、加強(qiáng)機(jī)動部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力己成為世界各國軍 隊(duì)關(guān)注的焦點(diǎn)，

3、空降空投作戰(zhàn)以其快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)己得到了廣泛采用。近些年，隨著部 隊(duì)快速反應(yīng)要求的提高，空降兵部隊(duì)的空投裝備重量也從幾百公斤提高到了幾十噸。為 保證重型裝備的安全，必須設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的空投減速系統(tǒng)。長期以來，降落傘因其體積 小阻力大的特點(diǎn)，一直是用于空投重物安全減速的主要裝置。降落傘用織物制成，質(zhì)地柔軟，包裝后體積小充滿后可獲得比原來拆前狀態(tài)大 好幾十倍到幾百倍的阻力面。物體在空氣中運(yùn)動時(shí)使用它就可大大減低物體的運(yùn)動速 度。例如，飛行員救生傘就是在飛機(jī)失事后用來減低飛行員著陸速度，保證飛行員著 陸安全的。因此，減低落體的速度是降落傘的最主要功用。降落傘還可以在物體運(yùn)動過程中，起穩(wěn)定作用。有些物體，

4、像各種航彈都要求彈道 準(zhǔn)確，彈體在下落過程中穩(wěn)定，以保證位于彈體頭部的印信受沖擊而觸發(fā)。 如空投水雷、 魚雷要求一定的入水角，常用降落傘來穩(wěn)定其下降。否則由于水雷、魚雷在入水前的 搖擺，可能使其不擊發(fā)或跳彈。另外，彈射座椅也常用降落傘來穩(wěn)定，以保證飛行員在 有利姿態(tài)下與座椅分離。所以，穩(wěn)定物體運(yùn)動是降落傘的又一重要作用。降落傘不僅可以減速也能起到穩(wěn)定的作用， 在國防和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要的作 用。它的用途也很廣泛，除了用作救生設(shè)備，也廣泛應(yīng)用于空降傘兵，空投武器，物資, 緩降和穩(wěn)定的各種巡航導(dǎo)彈，水雷，魚雷，回收各種飛行器和飛機(jī)著陸剎車等。此外， 降落傘也廣泛應(yīng)用于跳傘運(yùn)動和科學(xué)研究。降落傘

5、的開傘過載就是降落傘的一項(xiàng)主要性能，它對于降落傘本身和降落傘懸掛 的物體的影響都很大。如果開傘過載很大，對降落傘的傘衣和傘繩的安全性能和使用壽 命都是不可忽視的影響原因，而且降落傘開傘過載對空投的設(shè)備儀器的性能都會產(chǎn)生 不良作用，對空降人員的人身安全影響更為重要。為此需要對降落傘開傘動態(tài)參數(shù)進(jìn) 行精密測量，以滿足使用需要。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外概況國外的一些研究人員為了獲得降落傘開傘和著陸過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用了模擬試驗(yàn)的測量方法。他們制作了許多成比例縮小的、攜帶多種傳感器包裹的降落傘模型，并 在建筑物上做投放試驗(yàn)。這些模型在形狀、大小、重量、傘繩長度和使用的傳感器類型 上呈一定規(guī)

6、律變化。在投放實(shí)驗(yàn)時(shí)，有高速照相機(jī)對整個(gè)過程進(jìn)行拍照。然后利用所拍 的多組照片與降落傘傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，以此得到投放過程中降落傘的旋轉(zhuǎn)角 度、擺動振幅、下降速率等的對應(yīng)關(guān)系。美國首都航空公司Leonard John和Wittendoefr 在論證新型降落傘標(biāo)準(zhǔn)的最大允許速度的觀點(diǎn)時(shí)，也做了大量模擬降落傘著陸的測試， 對降落傘開傘和著陸的過載現(xiàn)象也做了大量相關(guān)的計(jì)算機(jī)模擬仿真工作。Hein rihcHG ,SaariDva建立了降落傘系統(tǒng)過載的計(jì)算機(jī)仿真軟件，用以模擬降落傘下降過程中的運(yùn)動 軌跡和動態(tài)行為，用于計(jì)算開傘和著陸過載指標(biāo)。1.2.2國內(nèi)概況國內(nèi)用于對降落傘開傘和著陸動態(tài)測試的

7、系統(tǒng)主要有兩類：一類是使用壓力傳感器 直接記錄（機(jī)械測量）;另一類是利用加速度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，顯示過載參數(shù)（電測量）。采用機(jī)械測量原理的過載測試儀有DF-1型和DF-2型過載自記儀，由于機(jī)械測量的工作頻率低，基本都不大于30HZ在記錄快速變化的加速度值時(shí)會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn) 象，基于這一重大缺陷，正逐步被電測系統(tǒng)所取代。目前應(yīng)用廣泛的電測系統(tǒng)有DC-1電測系統(tǒng)，DC-1電測系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、體積小、安裝簡便、攜帶方便和維護(hù)操作 簡單的測試設(shè)備，一般用于開傘頻率比較低的回收傘和阻力傘的測試。在降落傘過載測 試方面應(yīng)用較為廣泛的還有基于 8051單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集器，它可對多路傳感器進(jìn)行采 集

8、，采樣頻率較高，信號經(jīng)處理后存儲在 Flash存儲器中。測試試驗(yàn)完畢后，取出數(shù)據(jù) 采集器，通過通訊接口連接到計(jì)算機(jī)，將數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過表格或曲 線方式顯示過載曲線。該系雖然成本低、體積小、攜帶方便，但是由于數(shù)據(jù)存儲器存儲 的容量有限，總采樣時(shí)間過短，不能采集降落傘投放整個(gè)過程中的數(shù)據(jù)，同樣會造成數(shù) 據(jù)丟失的現(xiàn)象。西北工業(yè)大學(xué)的毛強(qiáng)，針對降落傘的下降速度設(shè)計(jì)了一套降落傘空投試驗(yàn)測試系 統(tǒng)，該測試系統(tǒng)由激光測距儀、經(jīng)緯儀、便攜計(jì)算機(jī)、前置控制盒和打印機(jī)組成，完成 了降落傘下降過程中垂直速度、水平速度和合成速度的測試，對于降落傘降落過程中過載的測試，未見討論汪韌冬、白玉賢、萬麗珍，對

9、基于 AT90系列單片機(jī)的過載存儲測試系統(tǒng)的研究中， 采用了壓電式加速度傳感器、電荷放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲器和單片機(jī)系統(tǒng)，該 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)128K數(shù)據(jù)的存儲，但是壓電式加速度計(jì)只對加速度和應(yīng)力的動態(tài)變化敏 感，不能測量靜態(tài)加速度，外圍電路較為復(fù)雜，不適用于我們的系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)存儲量不 能滿足要求。張登峰，康興國，李忠新9J設(shè)計(jì)了基于DS 87C520的小型化彈上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理電路、ADD轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲器、通訊接口組成，可實(shí) 現(xiàn)1A-8路信號的采集，數(shù)據(jù)采集速度可達(dá)如 s/byte，且具有體積小(S32.4 X 60mm)、 功耗低( 130mW )、可靠性高

10、、使用簡便、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但是其存儲容量僅 為64KB不能滿足傘兵傘過載測試數(shù)據(jù)存儲容量的要求。焦純，楊國勝，董秀珍等對基于三維運(yùn)動傳感器的訓(xùn)練強(qiáng)度監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)，將三個(gè) 壓阻式3031型加速度傳感器組成一個(gè)三維正交的傳感器系統(tǒng)，外加中央處理器單元、 電源控制單元及數(shù)據(jù)存儲單元組成的訓(xùn)練強(qiáng)度監(jiān)測儀，能夠完成運(yùn)動數(shù)據(jù)記錄和分析處 理，完成訓(xùn)練現(xiàn)場的運(yùn)動或訓(xùn)練狀況的記錄與評估。但是該系統(tǒng)采用AT24LC系列非易失性數(shù)據(jù)存儲器，相對于本系統(tǒng)來說，也存在存儲容量不夠的問題。畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告2 .設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1降落傘系統(tǒng)運(yùn)動模型分析假設(shè)降落傘系統(tǒng)在離機(jī)后，只受重力的影響，不考慮風(fēng)速的影響及

11、傘心與物體的相對運(yùn)動，選擇地面坐標(biāo)系oxyz為參考坐標(biāo)系。其受力分析如圖2-1所示圖2降落傘系統(tǒng)受力分析圖降落傘系統(tǒng)的受力動力學(xué)方程;叫(2-1)F$空氣阻力：降落傘系統(tǒng)總質(zhì)昴;碼一降落傘系統(tǒng)加速度。陽在h - /+1的微端時(shí)間內(nèi)可以看做恒定值，有運(yùn)動學(xué)公式:(2-2)Vx=Vxi= Vf式中：S一降落傘系統(tǒng)速度；匕了一降落傘系統(tǒng)在血軸的速度；f 一降落傘系統(tǒng)在町軸的速度則系統(tǒng)對地的合成速度P與切向速度人、降落傘系統(tǒng)匕的關(guān)系為; = +V2C0S式中：人一降落傘系統(tǒng)在0X軸的速度；m 降落傘系統(tǒng)在矽軸的速度。己知降落傘系統(tǒng)速度Vf，聯(lián)立公式(2-1), (2-2), (2-3)即可計(jì)算出降落傘

12、系統(tǒng)的絕對速度。2.2降落傘動態(tài)測試方法加速度傳感器測量法加速度傳感器的基本原理是建立在牛頓第二運(yùn)動定律基礎(chǔ)上，即質(zhì)點(diǎn)動量的變化率與所受外力成正比。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為常數(shù)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的加速度與受到的作用力成正比。2-4)尸 dD dmV)d2PF = =m v =陽總dt dtdr其中m 一質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量；質(zhì)點(diǎn)的速度；口一質(zhì)點(diǎn)的動母。一般的加速度傳感器結(jié)構(gòu)都是由一個(gè)彈性構(gòu)件和一個(gè)質(zhì)量部分組成，當(dāng)加速運(yùn)動時(shí)，傳感器的質(zhì)量部分產(chǎn)生一個(gè)慣性力，使彈性構(gòu)件發(fā)生形變；它將外界的加速度轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的機(jī)械變形量，在通過電氣參數(shù)測量的元件將機(jī)械變形量轉(zhuǎn)化為電阻、電感、電 容等的變化量，最后通過檢測電參數(shù)的變化量來實(shí)現(xiàn)對加速

13、度的測量。硅微機(jī)械加速度 傳感器的結(jié)構(gòu)中，彈性構(gòu)件通常是很薄小的硅懸臂梁。所以加速度傳感器可視為感受慣性力的質(zhì)量一彈簧一阻尼諧振系統(tǒng)，如圖2-2所示。27靈敏度心琴a k諧振頻率齊二翠其中k 一彈簧常數(shù)；m質(zhì)量；a加速度：皿一質(zhì)量塊變形氐通過加速度傳感器直接測量著陸時(shí)人體所受到的沖擊過載，測量用壓阻式加速度傳感器，量程為士 _50g，靈敏度為1 mv/g,測量前經(jīng)振動臺進(jìn)行標(biāo)定。在負(fù)荷和不負(fù)荷 條件下，被測人員以標(biāo)準(zhǔn)著陸姿勢分別從0.5, 1.0, 1.5 和2.0m高的跳臺跳下，同時(shí)記錄其沖擊過載的波形，然后按標(biāo)定值測量沖擊過載加速度，再按F=ma計(jì)算沖擊力大小。參考文獻(xiàn)1 降落傘技術(shù)導(dǎo)論編

14、寫組降落傘技術(shù)導(dǎo)論北京：國防工業(yè)出版社，1977.2 張曉木.降落傘氣動變形分析.碩士學(xué)位論文.杭州:浙江大學(xué).2010.33 Muller W Parachute for aircraft, NACA TM450, 1927.4 Scheubel F.N. Note on opening shock of a parachute progress report No.IRE-65, April 19465 J.R.A.S 1949, Vo1.53: 1053-1062.6 余莉，明曉，胡斌.降落傘開傘過程的試驗(yàn)研究.南京航空抗天大學(xué)學(xué)報(bào).200638(2): 176-180.7 王利榮.降落

15、傘理論與應(yīng)用.北京：宇航出版社，1997.8 楊雪松.降落傘空投過程的仿真研究.碩士學(xué)位論文.武漢:華中科技大學(xué)2003.109 張文棟.存儲測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2002.1110 韓光智.空投水雷沖擊過載測試研究.碩士學(xué)位論文.太原:中北大學(xué).2008.411 杜紅棉.加速度存儲測試系統(tǒng)的研究.碩士學(xué)位論文.太原:華北工學(xué)院.2003.512 毛強(qiáng).降落傘空投試驗(yàn)測試系統(tǒng)的研制.測控技術(shù)，2004 23 (1):72-7513 汪韌冬，白玉賢，萬麗珍.基于AT90系列單片機(jī)的過載存儲測試系統(tǒng).武器裝備自動化，2002 21(1):28-3014 張登峰，康興國，

16、李忠新.基于DS87C520勺小型化彈上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).測控技術(shù)與設(shè)備,2002 28 (2) : 17-2015丨焦純，楊國勝，董秀珍等.基于三維運(yùn)動傳感器的訓(xùn)練強(qiáng)度監(jiān)測儀的設(shè)計(jì).醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2003 3: 9-12指導(dǎo)教師意見:畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告指導(dǎo)教師： 附件：參考文獻(xiàn)注釋格式學(xué)術(shù)期刊 作者論文題目J 期刊名稱，出版年份，卷（期）:頁次 如果作者的人數(shù)多于 3 人，則寫前三位作者的名字后面加“等” ，作者之間以逗號隔 開。例如:1 李峰,胡征,景蘇等 . 納米粒子的控制生長和自組裝研究進(jìn)展 J. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)， 2001, 17（3）: 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorodsJ. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57學(xué)術(shù)會議論文集作者論文題目文集編者姓名學(xué)術(shù)會議文集名稱C，出版地:出版者，出版年份:頁次例如:3 司宗國 謝去病 王群重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的研究見趙維勤，高崇壽編第五 屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會文集 C ，北京:中國高等科學(xué)技術(shù)中心， 1996:105圖書 著者書名M 版本出版地：出版者，出版年頁次 如果該書是第一版則可以略去版次。例如：4