[科普中国]-着陆模拟

简介

用模拟结构代替着陆器真实结构,模拟结构的质量、转动惯量及质心位置与真实结构保持一致1。着陆器着陆缓冲地面验证试验在地面重力场中进行,利用高塔及四杆复摆装置进行投放,按不同的初始速度和姿态释放模拟着陆器,让着陆器落在模拟土壤上,记录缓冲器位移及相应的加速度等各种参量,利用高速摄像拍摄记录整个着陆过程。

意义飞机经历一次完整的飞行过程，起飞和着陆是其必经的起始和结束阶段。与空中行驶过程相比，起飞着陆过程最大的特点就是飞机的运动是沿着或贴近地面的。同时，飞机起飞着陆又是加速、减速的运动过程。起飞时，飞机的速度由零开始加速至起飞速度，然后起飞离地；降落时，飞机以一定的着陆速度着陆后逐渐减速至停止。根据统计资料表明，大多数飞机事故均发生在飞机起飞和着陆过程中。因此，保证良好的起飞和着陆安全性能，对于保障飞机全程飞行安全有着不可或缺的重要性。

影响因素起降速度起降速度包括起飞速度和降落速度，是飞机起飞着陆性能指标中的重要参数。起飞速度直接影响飞机起飞时间。小速度起飞可以节省起飞时间，提高能量有用功利用率，而且还能减小跑道长度，增加起落架轮胎的使用和维护周期。对于一般的有人驾驶飞机而言，小速度起飞对飞行员的驾驶技术要求很高，稍微疏忽就导致机毁人亡。所以起飞速度必须大于最小安全起飞速度，使飞机具有符合要求的控制性能和初始爬升率。降落速度与起飞速度类似，也是要求越小越好，但这个速度必须在失速之上并留有一定的裕量，保证飞机的控制性能和复飞能力。

地面滑跑距离的长短地面滑跑距离的长短也是衡量飞机起飞和着陆性能高低的重要参数。类比飞机的起降速度，同样需要采取各种措施，尽可能缩短地面滑跑距离。飞机场跑道长度的设计必不可少要用到这个参数。飞机起飞时，在保证飞机达到一个安全合适的起飞速度前提下，并留有一定余量，根据飞机滑行加速能力从而算出所需的起飞最短距离。而飞机场跑道的长度则是这个起飞最短距离乘上一个安全因子即可。为了减少飞机降落时的滑跑距离，通常通过在飞机尾部加装水平降落伞来减速，缩短滑跑时间。

飞机起飞着陆时间和距离受到很多因素的影响，如：风向、风速、温度等。风对飞机起飞和着陆的影响是巨大的，在设计地面滑跑距离时必须予以着重考虑。定性地，飞机顺风运行会使飞机在相同的加速时间内到达更大的地面速度起飞，而飞机迎风运行一般会使飞机以较低的地面运行速度到达起飞速度。阵风对飞机飞行的影响也是不容忽视的，如若疏于考虑或控制不好，非常容易导致飞行事故。这种现象尤其在低空飞行阶段影响明显。在飞机起飞和着陆过程中，各种低空风的随意切变是最为困扰驾驶员的危险天气，而且风的这种切变往往剧烈、迅速、难以预测。如果飞行员不能及时做出正确反应，严重的可导致重大飞行事故。

常用试验方法风洞，是一种管状的实验设备，通过人工产生和控制气流大小和方向，来模拟物体飞行时周围气体的流场流动，并能够度量和观察气流对物体作用效果。风洞试验的理论依据是相对运动的原理，即试验中让被测对象（常为飞行器）固定不动，用人工产生的控制气流模拟飞行器飞行时受到的气流。与传统的计算流体动力学技术相比，风洞试验可以达到更高的精确度；与全实物试验相比，风洞试验明显具有低成本、可操作性强的优势。因此，风洞试验是目前模拟飞行器空气动力学的一种最常见、最有效的试验方法2。

无人机着陆模拟无人机着陆模拟系统地面信标分为四个功能单元,分别是:航向信标、下滑信标、测距发射、测距接收功能单元,要求地面信标根据不同机场选择不同的工作波道和频率,并且选择不同的信号传输方式,并实时显示飞机方位角和下滑角及其相对应的可听度系数。对于其界面设计,由于既要显示汉字又要显示数字,而且人机交互关系复杂,信息刷新率较高,因此该项目适宜选用液晶屏,因为液晶显示灵活、信息量大,直观3。