毕设开题报告-降落伞动态特性测试系统设计大学论文.doc

中 北 大 学
毕业设计开题报告

学 生 姓 名：
钟亚恒
学 号：
1201054154
学 院：
机电工程学院
专 业：
探测制导与控制技术
设计(论文)题目：
降落伞动态特性测试系统设计

指导教师:
秦栋泽

2016年 3月 12 日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师审查后生效；
2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；
3．文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；
4．学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；
5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；
6. 指导教师意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

毕 业 设 计 开 题 报 告
1．选题依据：
文献综述
1.1 课题研究的背景和意义
现代战争中，如何提高部队快速反应能力、加强机动部队战斗力己成为世界各国军队关注的焦点，空降空投作战以其快速准确的特点己得到了广泛采用。近些年，随着部队快速反应要求的提高，空降兵部队的空投装备重量也从几百公斤提高到了几十吨。为保证重型装备的安全，必须设计性能优良的空投减速系统。长期以来，降落伞因其体积小阻力大的特点，一直是用于空投重物安全减速的主要装置。
降落伞用织物制成，质地柔软，包装后体积小.充满后可获得比原来拆前状态大
好几十倍到几百倍的阻力面物体在空气中运动时使用它就可大大减低物体的运动速
度。例如，飞行员救生伞就是在飞机失事后用来减低飞行员着陆速度，保证飞行员着
陆安全的。因此，减低落体的速度是降落伞的最主要功用。
降落伞还可以在物体运动过程中，起稳定作用。有些物体，像各种航弹都要求弹道
准确，弹体在下落过程中稳定，以保证位于弹体头部的印信受冲击而触发。如空投水雷、
鱼雷要求一定的入水角，常用降落伞来稳定其下降。否则由于水雷、鱼雷在入水前的
摇摆，可能使其不击发或跳弹。另外，弹射座椅也常用降落伞来稳定，以保证飞行员在
有利姿态下与座椅分离。所以，稳定物体运动是降落伞的又一重要作用。
降落伞不仅可以减速也能起到稳定的作用，在国防和国民经济建设中起着重要的作
用。它的用途也很广泛，除了用作救生设备，也广泛应用于空降伞兵，空投武器，物资，
缓降和稳定的各种巡航导弹，水雷，鱼雷，回收各种飞行器和飞机着陆刹车等。此外，
降落伞也广泛应用于跳伞运动和科学研究。
降落伞的开伞过载就是降落伞的一项主要性能，它对于降落伞本身和降落伞悬挂
的物体的影响都很大。如果开伞过载很大，对降落伞的伞衣和伞绳的安全性能和使用寿
命都是不可忽视的影响原因，而且降落伞开伞过载对空投的设备仪器的性能都会产生
不良作用，对空降人员的人身安全影响更为重要。为此需要对降落伞开伞动态参数进
行精密测量，以满足使用需要。

1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外概况
国外的一些研究人员为了获得降落伞开伞和着陆过程中的相关数据，采用了模拟试验的测量方法。他们制作了许多成比例缩小的、携带多种传感器包裹的降落伞模型，并在建筑物上做投放试验。这些模型在形状、大小、重量、伞绳长度和使用的传感器类型上呈一定规律变化。在投放实验时，有高速照相机对整个过程进行拍照。然后利用所拍的多组照片与降落伞传感器采集的数据进行对照，以此得到投放过程中降落伞的旋转角度、摆动振幅、下降速率等的对应关系。美国首都航空公司Leonard John和Wittendoerfr在论证新型降落伞标准的最大允许速度的观点时，也做了大量模拟降落伞着陆的测试，对降落伞开伞和着陆的过载现象也做了大量相关的计算机模拟仿真工作。HeinrihcHG ,S aariDva建立了降落伞系统过载的计算机仿真软件，用以模拟降落伞下降过程中的运动轨迹和动态行为，用于计算开伞和着陆过载指标。
1.2.2 国内概况
国内用于对降落伞开伞和着陆动态测试的系统主要有两类:一类是使用压力传感器直接记录(机械测量);另一类是利用加速度传感器进行数据采集，显示过载参数(电测量)。采用机械测量原理的过载测试仪有DF-1型和DF-2型过载自记仪，由于机械测量的工作频率低，基本都不大于30HZ，在记录快速变化的加速度值时会出现数据丢失的现象，基于这一重大缺陷，正逐步被电测系统所取代。目前应用广泛的电测系统有DC-1电测系统，DC-1电测系统是一种经济、实用、体积小、安装简便、携带方便和维护操作简单的测试设备，一般用于开伞频率比较低的回收伞和阻力伞的测试。在降落伞过载测试方面应用较为广泛的还有基于8051单片机的数据采集器，它可对多路传感器进行采集，采样频率较高，信号经处理后存储在Flash存储器中。测试试验完毕后，取出数据采集器，通过通讯接口连接到计算机，将数据送至计算机进行数据处理，通过表格或曲线方式显示过载曲线。该系虽然成本低、体积小、携带方便，但是由于数据存储器存储的容量有限，总采样时间过短，不能采集降落伞投放整个过程中的数据，同样会造成数据丢失的现象。
西北工业大学的毛强，针对降落伞的下降速度设计了一套降落伞空投试验测试系统，该测试系统由激光测距仪、经纬仪、便携计算机、前置控制盒和打印机组成，完成了降落伞下降过程中垂直速度、水平速度和合成速度的测试，对于降落伞降落过程中过载的测试，未见讨论。
汪韧冬、白玉贤、万丽珍，对基于AT90系列单片机的过载存储测试系统的研究中，采用了压电式加速度传感器、电荷放大器、模数转换器、数据存储器和单片机系统，该系统可以实现128K数据的存储，但是压电式加速度计只对加速度和应力的动态变化敏感，不能测量静态加速度，外围电路较为复杂，不适用于我们的系统，且数据存储量不能满足要求。
张登峰，康兴国，李忠新[[9J设计了基于DS 87C520的小型化弹上数据采集系统，系统由传感器、信号调理电路、ADD转换、单片机、数据存储器、通讯接口组成，可实现1^-8路信号的采集，数据采集速度可达如s/byte，且具有体积小(S32.4 X 60mm)、功耗低((< 130mW )、可靠性高、使用简便、抗干扰能力强等特点。但是其存储容量仅为64KB，不能满足伞兵伞过载测试数据存储容量的要求。
焦纯，杨国胜，董秀珍等对基于三维运动传感器的训练强度监测仪的设计，将三个压阻式3031型加速度传感器组成一个三维正交的传感器系统，外加中央处理器单元、电源控制单元及数据存储单元组成的训练强度监测仪，能够完成运动数据记录和分析处理，完成训练现场的运动或训练状况的记录与评估。但是该系统采用AT24LC系列非易失性数据存储器，相对于本系统来说，也存在存储容量不够的问题。

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２．设计方案：
设计内容
2.1 降落伞系统运动模型分析
假设降落伞系统在离机后，只受重力的影响，不考虑风速的影响及伞心与物体的相对运动，选择地面坐标系oxyz为参考坐标系。其受力分析如图2-1所示

己知降落伞系统速度，联立公式(2-1), (2-2), (2-3)即可计算出降落伞系统的绝对速度。
2.2 降落伞动态测试方法
加速度传感器测量法
加速度传感器的基本原理是建立在牛顿第二运动定律基础上，即质点动量的变化率与所受外力成正比。当质点的质量为常数时，质点的加速度与受到的作用力成正比。

一般的加速度传感器结构都是由一个弹性构件和一个质量部分组成，当加速运动时，传感器的质量部分产生一个惯性力，使弹性构件发生形变;它将外界的加速度转换成内部的机械变形量，在通过电气参数测量的元件将机械变形量转化为电阻、电感、电容等的变化量，最后通过检测电参数的变化量来实现对加速度的测量。硅微机械加速度传感器的结构中，弹性构件通常是很薄小的硅悬臂梁。
所以加速度传感器可视为感受惯性力的质量一弹簧一阻尼谐振系统，如图2-2所示。

通过加速度传感器直接测量着陆时人体所受到的冲击过载，测量用压阻式加速度传感器，量程为士，灵敏度为1 mv/g，测量前经振动台进行标定。在负荷和不负荷条件下，被测人员以标准着陆姿势分别从0.5, 1.0, 1.5和2.0m高的跳台跳下，同时记录其冲击过载的波形，然后按标定值测量冲击过载加速度，再按F=ma计算冲击力大小。

参考文献
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[5] J.R.A.S 1949, Vo1.53: 1053-1062.
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[15〕焦纯，杨国胜，董秀珍等.基于三维运动传感器的训练强度监测仪的设计.医疗卫生装备，2003 3: 9-12

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指导教师意见：

指导教师：
年 月 日
附件：参考文献注释格式
学术期刊 作者﹒论文题目[J]﹒期刊名称，出版年份，卷(期)：页次
如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：
[1] 李峰,胡征,景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展[J]. 无机化学学报， 2001, 17(3): 315~324
[2] J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods[J]. Journal of Crystal Growth, 2001,233:5～7
学术会议论文集 作者﹒论文题目﹒文集编者姓名﹒学术会议文集名称[C]，出版地：出版者，出版年份：页次
例如：
[3] 司宗国 谢去病 王群﹒重子湮没快度关联的研究﹒见赵维勤，高崇寿编﹒第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集[C]，北京：中国高等科学技术中心，1996：105
图书 著者﹒书名[M]﹒版本﹒出版地：出版者，出版年﹒页次
如果该书是第一版则可以略去版次。
例如：
[4]韩其智 孙洪洲﹒群论[M]﹒北京：北京大学出版社，1987﹒101
学位论文 作者﹒论文题目[D]﹒学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地：出版者，出版年份
例如：
[5] 陈异.纳米粒子形貌控制研究[D]. 硕士学位论文. 北京：中国科学院, 2002
专利 专利所有者.专利名称[P]. 专利国别：专利号，日期.
例如：
[6] 姜锡洲 . 一种温热外敷药制备方案[P]. 中国专利：881056073，1989-07-26.
报纸类 作者.篇名[N].报纸名，出版日期（版次）
[7] 李大伦.经济全球化的重要性[N].光明日报，1998－12－27（3）