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空中拖曳锥杆式对接电磁锁紧装置设计

赵俊杰 蒋永 吴福章

赵俊杰, 蒋永, 吴福章. 空中拖曳锥杆式对接电磁锁紧装置设计[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025.06.2024-0196
引用本文: 赵俊杰, 蒋永, 吴福章. 空中拖曳锥杆式对接电磁锁紧装置设计[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025.06.2024-0196
ZHAO Junjie, JIANG Yong, WU Fuzhang. Research on the Electromagnetic Locking Device Design for Aerial Towed System Probe Docking (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2025, 45(6): 1-7 doi: 10.11728/cjss2025.06.2024-0196
Citation: ZHAO Junjie, JIANG Yong, WU Fuzhang. Research on the Electromagnetic Locking Device Design for Aerial Towed System Probe Docking (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2025, 45(6): 1-7 doi: 10.11728/cjss2025.06.2024-0196

空中拖曳锥杆式对接电磁锁紧装置设计

doi: 10.11728/cjss2025.06.2024-0196 cstr: 32142.14.cjss.2024-0196
详细信息
    作者简介:
    • 赵俊杰 男, 1990年8月出生, 中国空气动力研究与发展中心低速所工程师, 主要从事流固耦合分析. E-mail: zhaojj15@lzu.edu.cn
    • 吴福章 男, 1987年2月出生, 中国空气动力研究与发展中心低速所高级工程师, 主要从事动力模拟研究. E-mail: wufuzhang208@163.com
  • 中图分类号: O441.3,TH122

Research on the Electromagnetic Locking Device Design for Aerial Towed System Probe Docking

  • 摘要: 空中拖曳系统是由拖曳飞行器平台、绳缆和拖曳体组成, 可以执行物资运输、载荷回收等任务, 显著拓展了空中作业空间范围. 拖曳体和拖曳飞行器平台连接过程中, 受拖曳飞行器平台尾流场以及柔性绳缆受气流因素干扰, 致使拖曳体连接过程存在困难, 需要对对接方式进行详细研究. 以空中拖曳锥杆式对接方式为研究对象, 设计了一种锥杆式对接电磁锁紧装置, 给出了快速锁紧与紧急释放的电磁锁紧原理. 通过建立对接过程有限元模型, 以电磁力作为变元进行参数化研究, 获得了电磁对接装置的响应数据. 采用电容供电情形下, 在电容0.5 F以上时, 2 mm×15 mm线规条件下电磁力最大可以达到1000 N以上. 所设计的拖曳锥杆式对接电磁锁紧装置, 为空中对接装置设计提供了新思路.

     

  • 图  1  锥杆式对接电磁锁紧装置内部结构局部剖面(a)与去除L型锥杆后的局部整体(b)

    Figure  1.  Partial sectional view of the structure of electromagnetic locking device for probe docking (a) and a partial overall view after removing the L-shaped probe docking (b)

    图  2  对接连杆退出过程

    Figure  2.  Releasing process of the probe docking

    图  3  轴对称几何模型

    Figure  3.  Axisymmetric geometric model

    图  4  仿真分析流程

    Figure  4.  Flowchart of the simulation

    图  5  电磁锁紧装置截面磁场分布

    Figure  5.  Cross-sectional magnetic field distribution of the electromagnetic locking device

    图  6  不同电流条件下电磁力随对接连杆位置变化

    Figure  6.  Diagram of electromagnetic force variation with docking rod position under different current conditions

    图  7  对接连杆所受电磁力与其直径的关系

    Figure  7.  Relationship between electromagnetic force and diameter of the docking rod

    图  8  线圈电感与对接连杆所处位置的关系

    Figure  8.  Relationship between coil inductance and the position of the docking rod

    图  9  充放电等效电路

    Figure  9.  Charge-discharge equivalent circuit diagram

    图  10  不同线规条件下对接连杆运动至末端时间与电容的关系

    Figure  10.  Relationship between the cost time of the docking rod moving to the end and the capacitance size under the different wire gauge conditions

    图  11  不同线规条件下对接连杆运动至末端时所受电磁力与电容关系

    Figure  11.  Relationship between the electromagnetic force and the capacitance size when the docking rod moves to the end

    表  1  电源直接对线圈供电情况下的相关技术参数

    Table  1.   Relevant technical parameters when the coil is directly powered by a power supply

    lx /mmly /mmRI/AU/V匝数安匝数
    1511.24.247.3411117367
    1102.88.523.6204017302
    1151.212.815.7134817225
    1200.717.311.698617011
    2150.325.87.766017045
    2200.234.95.748316837
    3200.152.33.832216837
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-12-25
  • 修回日期:  2025-06-23
  • 网络出版日期:  2025-07-02

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