基于ADAMS的彈射座椅彈射出艙姿態(tài)研究

周昊 宋亞麗 馮志杰 楊永鋒

摘要：座椅彈射出艙階段作為整個(gè)彈射救生過(guò)程的初始階段，其出艙姿態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確獲得對(duì)彈射座椅研制非常重要，是座椅進(jìn)行姿態(tài)控制、提高救生性能的關(guān)鍵和前提條件。本文以某型彈射座椅為研究對(duì)象，計(jì)算了彈射座椅在高速?gòu)椛鋾r(shí)出艙過(guò)程的氣動(dòng)載荷，并針對(duì)高速狀態(tài)彈射建立了考慮彈射筒變形和氣動(dòng)載荷的彈射座椅出艙過(guò)程剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ?。通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真獲得了座椅的出艙姿態(tài)參數(shù)以及彈射筒的變形作用對(duì)座椅出艙姿態(tài)的影響規(guī)律。該研究為在役及在研飛機(jī)彈射救生系統(tǒng)性能的分析評(píng)估和改進(jìn)設(shè)計(jì)提供方法和手段，有效提高彈射救生性能分析設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞：彈射座椅；剛?cè)狁詈希粴鈩?dòng)載荷；動(dòng)力學(xué)仿真；出艙姿態(tài)

中圖分類號(hào)：V文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.02.010

彈射座椅是現(xiàn)代高速戰(zhàn)斗機(jī)保證飛行員正常工作和作戰(zhàn)效能并在飛機(jī)不可挽回的情況下，確保飛行員迅速?gòu)椛潆x機(jī)、安全獲救的必不可少的關(guān)鍵裝備[1]。彈射座椅的彈射過(guò)程主要分為彈射出艙、空中自由飛、救生傘拉直、救生傘張滿和人椅系統(tǒng)穩(wěn)降5個(gè)階段[2]。彈射出艙過(guò)程是指從飛行員需要拉動(dòng)中央拉環(huán)來(lái)使彈射座椅啟動(dòng)，彈射筒內(nèi)筒點(diǎn)火的一剎那開始到彈射筒內(nèi)筒完全脫離外筒，人椅系統(tǒng)脫離座艙這一過(guò)程。準(zhǔn)確獲得人椅系統(tǒng)脫離座艙時(shí)的姿態(tài)參數(shù)，是后續(xù)階段進(jìn)行姿態(tài)控制、提高救生性能的關(guān)鍵和前提條件。

國(guó)內(nèi)外對(duì)彈射座椅出艙姿態(tài)的相關(guān)研究較少，對(duì)于座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和姿態(tài)控制等方面研究較多，并都取得了一定的成績(jī)。其中羅經(jīng)維等建立了適用于臨近空間條件下的封閉式彈射座椅模型，采用計(jì)算流體力學(xué)方法研究了座椅的外流場(chǎng)[3]。馮星等對(duì)三級(jí)彈射筒和兩級(jí)彈射筒從出艙受載、出艙姿態(tài)、總壓信號(hào)采集、救生性能等方面特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析[4]。馮志杰等以某型飛機(jī)彈射座椅為研究對(duì)象，將獲取的彈射座椅載荷譜作用于彈射座椅，通過(guò)數(shù)值仿真分析提取并包絡(luò)椅載設(shè)備安裝位置處的響應(yīng)，得到椅載設(shè)備的載荷譜[5]。A. W. Kevin等對(duì)基于探針火箭的彈射座椅控制方案進(jìn)行了研究[6]，J.V. Carroll分析了基于噴口和推力可調(diào)的彈射座椅的控制方案[7]。毛曉東等通過(guò)建立彈射全過(guò)程的軌跡姿態(tài)仿真模型，提出了一種全新的控制規(guī)律設(shè)計(jì)方法[8]。張明環(huán)等研究了一種基于H形火箭包的彈射座椅姿態(tài)控制算法[9]。閔婕采用多剛體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS對(duì)射傘過(guò)程中傘系統(tǒng)與穩(wěn)定桿的空間運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真[10]。以上座椅的姿態(tài)研究均對(duì)座椅出艙階段做了簡(jiǎn)化處理，更側(cè)重于座椅出艙以后的自由飛階段。但是座椅出艙過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，座椅的運(yùn)動(dòng)既有沿導(dǎo)軌方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又有隨飛機(jī)的牽連運(yùn)動(dòng)，還有由于彈射筒的變形而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[11]。在高速?gòu)椛鋾r(shí)，人椅系統(tǒng)受到較大的氣動(dòng)載荷作用，彈射筒的變形可能更為明顯。目前的仿真計(jì)算中未考慮彈射筒變形對(duì)座椅出艙過(guò)程的影響，并忽略了出艙過(guò)程人椅系統(tǒng)受到的氣動(dòng)載荷作用，從而可能導(dǎo)致仿真手段失真，甚至失效，所以有必要在深入研究座椅出艙過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真的基礎(chǔ)上，針對(duì)高速狀態(tài)彈射，建立能反映彈射筒變形和氣動(dòng)載荷的動(dòng)力學(xué)仿真模型，研究座椅出艙過(guò)程彈射筒的變形作用對(duì)座椅出艙姿態(tài)的影響規(guī)律。

本文首先對(duì)某型彈射座椅高速?gòu)椛鋾r(shí)的不同出艙高度的氣動(dòng)載荷進(jìn)行仿真計(jì)算，然后針對(duì)高速狀態(tài)彈射建立能反映彈射筒變形的人-椅系統(tǒng)出艙過(guò)程剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ?，并施加彈射載荷和氣動(dòng)載荷，對(duì)人-椅系統(tǒng)出艙過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到出艙姿態(tài)參數(shù)以及彈射筒變形作用對(duì)座椅出艙姿態(tài)的影響規(guī)律，為彈射機(jī)構(gòu)及座椅的設(shè)計(jì)改型提供參考。

1人-椅系統(tǒng)剛?cè)狁詈夏Ｐ徒?/p>

1.1人-椅系統(tǒng)剛?cè)狁詈夏Ｐ徒⑦^(guò)程

利用ADAMS作為動(dòng)力學(xué)仿真軟件，人-椅系統(tǒng)剛?cè)狁詈辖＿^(guò)程分成兩步：（1）建立全剛體模型，通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性；（2）建立剛?cè)狁詈夏Ｐ?，將彈射機(jī)構(gòu)（包括彈射內(nèi)筒、外筒和滑軌）進(jìn)行柔性化處理，進(jìn)而建立剛?cè)狁詈系膭?dòng)力學(xué)計(jì)算模型。

1.2多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程

1.3人-椅系統(tǒng)全剛體模型的建立

某型彈射座椅的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此需要對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。模型簡(jiǎn)化時(shí)需要保證傳力路徑不發(fā)生變化、零件連接與實(shí)際情況一致和主結(jié)構(gòu)的完整性[13]。在CATIA中對(duì)座椅模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化處理后，得到如圖1所示座椅模型。將彈射座椅與假人模型裝配，得到人-椅系統(tǒng)模型如圖2所示。

建立人-椅系統(tǒng)全剛體動(dòng)力學(xué)仿真模型，首先需要熟悉彈射座椅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解工作原理，明確各零件之間的連接關(guān)系。某型彈射座椅主要由椅盆組件、傘箱組件、椅背火箭和彈射機(jī)構(gòu)組成。座椅通過(guò)彈射外筒上的上下掛點(diǎn)與飛機(jī)座艙相連，彈射筒通過(guò)滑軌組件與傘箱和椅盆相連。在緊急情況下，飛行員拉動(dòng)應(yīng)急手柄，啟動(dòng)彈射系統(tǒng)，座椅依靠彈射機(jī)構(gòu)將飛行員、椅盆、傘箱和彈射內(nèi)筒彈射出艙外。彈射機(jī)構(gòu)為座椅主要的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，某型彈射座椅的彈射機(jī)構(gòu)三維模型如圖3所示，包括滑軌、滑塊、彈射筒和連接件，彈射筒采用二級(jí)彈射筒，包括內(nèi)筒和外筒。啟動(dòng)彈射后，彈射筒中的燃料燃燒，產(chǎn)生彈射載荷推動(dòng)人-椅系統(tǒng)向上運(yùn)動(dòng)，固定在彈射外筒上的4對(duì)滑塊在彈射載荷的作用下沿著彈射軸線在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)彈射內(nèi)、外筒完全分離時(shí)，4對(duì)滑塊全部脫離滑軌，此時(shí)座椅完成彈射出艙過(guò)程。

在CATIA軟件中完成人-椅系統(tǒng)的裝配，將模型保存成PARASOLID格式導(dǎo)入ADAMS中。賦予各零件材料屬性，某型座椅的彈射筒采用的是鈦合金材料TC4，導(dǎo)軌間的滑塊選用30CrMnSiA，其余零部件使用鋁合金7A04-T6，材料屬性見(jiàn)表1。根據(jù)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)關(guān)系定義零部件之間的約束，彈射內(nèi)筒和外筒之間、滑塊和滑軌之間有相對(duì)滑動(dòng)，因此4個(gè)滑塊與左右滑軌之間定義接觸約束，內(nèi)外筒之間用平動(dòng)副連接。將相鄰兩個(gè)材料相同且沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件進(jìn)行連接操作，如人與座椅、椅背火箭與座椅、程控器與座椅、開傘器與座椅等各零件之間用固定副約束。

1.4人-椅系統(tǒng)剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?/p>

如何在人-椅系統(tǒng)全剛體模型基礎(chǔ)上，將彈射機(jī)構(gòu)（包括彈射內(nèi)筒、外筒和滑軌）進(jìn)行柔性化處理，是建立剛?cè)狁詈系膭?dòng)力學(xué)計(jì)算模型的關(guān)鍵。

在ADAMS中，有三種建立柔性體的方法[14]：（1）利用ADAMS中的柔性梁連接，將剛體進(jìn)行離散，用柔性梁連接離散后的剛體，這種方法適用于簡(jiǎn)單構(gòu)件；（2）利用軟件中的柔性模塊Auto-Flex建立柔性體，這種方法可以生成真正的柔性體，但是ADAMS中自帶網(wǎng)格劃分的功能較差；（3）在其他有限元軟件中對(duì)構(gòu)件進(jìn)行模態(tài)分析，然后將計(jì)算的模態(tài)保存為模態(tài)中性文件MNF，讀取到ADAMS中建立柔性體。

前兩種方法所建立的柔性體網(wǎng)格比較粗糙、計(jì)算精度低、創(chuàng)建過(guò)程容易出錯(cuò)，而有限元軟件功能強(qiáng)大，可以對(duì)復(fù)雜零部件進(jìn)行模態(tài)分析生成模態(tài)中性文件[15]，因此本文彈射筒及滑軌柔性化選擇第（3）種方法，先利用有限元軟件PATRAN計(jì)算彈射內(nèi)筒、彈射外筒和滑軌的模態(tài)中性文件， PATRAN中計(jì)算模態(tài)中性文件流程如圖4所示；然后將全剛體模型和包含構(gòu)件模態(tài)信息的模態(tài)中性文件導(dǎo)入ADAMS中，創(chuàng)建柔性體。重新定義柔性體和其他零件之間的約束關(guān)系，完成人-椅系統(tǒng)剛?cè)狁詈夏Ｐ偷膭?chuàng)建。

2人-椅系統(tǒng)出艙過(guò)程中氣動(dòng)載荷的計(jì)算

2.1計(jì)算工況

由于在出艙過(guò)程中，人-椅系統(tǒng)的迎風(fēng)面積不斷變化。因此為了計(jì)算座椅出艙過(guò)程中的氣動(dòng)載荷，將某型火箭彈射座椅人-椅系統(tǒng)出艙過(guò)程根據(jù)出艙高度分為4個(gè)狀態(tài)，分別計(jì)算4個(gè)狀態(tài)的氣動(dòng)載荷。將前機(jī)身與人-椅系統(tǒng)組合，4個(gè)不同高度對(duì)應(yīng)的狀態(tài)如圖5所示。4個(gè)工況對(duì)應(yīng)的座椅行程說(shuō)明如下：工況1：某型火箭彈射座椅滑軌脫離彈射筒外筒第二對(duì)滑塊，人-椅系統(tǒng)出艙335mm。工況2：某型火箭彈射座椅滑軌脫離彈射筒外筒第三對(duì)滑塊，人-椅系統(tǒng)出艙692mm。工況3：某型火箭彈射座椅滑軌脫離彈射筒外筒第四對(duì)滑塊，人-椅系統(tǒng)出艙976mm。工況4：某型火箭彈射座椅彈射筒內(nèi)筒與外筒脫離，某型火箭彈射座椅人-椅系統(tǒng)出艙高度為1660mm。

2.2計(jì)算條件

計(jì)算時(shí)流場(chǎng)介質(zhì)為海平面大氣環(huán)境，來(lái)流與飛機(jī)航向相反，相對(duì)于某型火箭彈射座椅人-椅系統(tǒng)來(lái)流迎角為22°、側(cè)滑角為0°，速度為1100km/h。

將設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供的座椅模型在三維軟件中經(jīng)過(guò)適當(dāng)簡(jiǎn)化，并與假人、飛機(jī)前機(jī)身模型組合，導(dǎo)入前處理軟件中，在人-椅-機(jī)身系統(tǒng)周圍建立流場(chǎng)域并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。鑒于研究模型比較復(fù)雜，采用四面體非結(jié)構(gòu)計(jì)算網(wǎng)格，邊界層采用棱柱網(wǎng)格，以實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界層流場(chǎng)信息的捕捉。最終劃分的網(wǎng)格在900萬(wàn)左右，以工況2為例，人-椅-機(jī)身系統(tǒng)對(duì)稱面網(wǎng)格、表面網(wǎng)格如圖6所示。將某型火箭彈射座椅的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格文件導(dǎo)入CFD軟件Fluent中，采用基于密度的隱式、穩(wěn)態(tài)求解，流體材料設(shè)置為海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣，人-椅系統(tǒng)表面設(shè)置為無(wú)滑移壁面邊界條件，湍流模型選擇Spalart-Allmaras方程模型，流場(chǎng)外邊界設(shè)置為壓力遠(yuǎn)場(chǎng)，離散格式為二階迎風(fēng)格式。對(duì)各狀態(tài)計(jì)算模型外流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。

2.3各工況人-椅系統(tǒng)受力

在后處理中對(duì)火箭彈射座椅4個(gè)狀態(tài)人-椅系統(tǒng)表面壓力進(jìn)行積分，獲取體軸坐標(biāo)系中所受氣動(dòng)載荷（見(jiàn)表2），各工況的氣動(dòng)載荷作用位置見(jiàn)表3。

3彈射載荷及氣動(dòng)載荷的施加方法

在ADAMS中利用STEP5函數(shù)給彈射筒上施加彈射載荷，根據(jù)彈射筒載荷曲線可編寫出彈射載荷STEP5函數(shù)。ADAMS中彈射載荷函數(shù)如下，彈射載荷曲線如圖7所示。

STEP5（time， 0.0， 0.0， 6.0E-003， 15200.0）+STEP5（time， 6.0E-003， 0.0， 0.015， -4600.0） +STEP5（time， 0.015， 0.0， 0.045， 4300.0）+STEP5（time， 0.045， 0.0， 0.1，-600.0）+STEP5（time， 0.1， 0.0， 0.175， 700.0）+STEP5（time， 0.175， 0.0， 0.225，-1267.0）+STEP5（time， 0.225， 0.0， 0.251， -12266.0）+STEP5（time， 0.251， 0.0， 0.3， -1120.0）。

出艙過(guò)程中，氣動(dòng)載荷的大小、方向和作用點(diǎn)隨著人-椅出艙行程不斷變化。為了近似計(jì)算整個(gè)出艙過(guò)程的氣動(dòng)載荷，將出艙過(guò)程根據(jù)不同出艙高度分為4個(gè)階段。從表2和表3可知，4個(gè)階段人-椅系統(tǒng)分別受到大小和作用點(diǎn)均不相同的氣動(dòng)載荷。因此在ADAMS中，根據(jù)人-椅系統(tǒng)實(shí)時(shí)的氣動(dòng)載荷大小和作用位置，通過(guò)定義全局變量和插值函數(shù)的方法分別將氣動(dòng)載荷施加到人-椅系統(tǒng)的相應(yīng)位置處。ADAMS中模擬的出艙過(guò)程氣動(dòng)載荷曲線如圖8所示。出艙過(guò)程第一階段的氣動(dòng)載荷函數(shù)如下所示：

4動(dòng)力學(xué)仿真及運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)比分析

4.1彈射筒變形分析

座椅的彈射機(jī)構(gòu)在動(dòng)載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，尤其是跟隨人-椅系統(tǒng)一起彈射出艙的彈射內(nèi)筒的變形，將影響人-椅系統(tǒng)出艙過(guò)程中的姿態(tài)。為了更直觀地觀察座椅的出艙姿態(tài)變化，在ADMAS中截取仿真中得到的人-椅系統(tǒng)出艙過(guò)程三個(gè)特殊位置的姿態(tài)，如圖9所示。在ADAMS/ View中加載Durablity，通過(guò)ADAMS后處理模塊，查看仿真過(guò)程中彈射內(nèi)筒的應(yīng)力及變形云圖，找到彈射內(nèi)筒變形最大節(jié)點(diǎn)，并繪制該節(jié)點(diǎn)的變形時(shí)間歷程曲線。

由圖9可知，第三幅圖中紅線為初始彈射軸線，座椅啟動(dòng)彈射時(shí)，滑塊沿著初始彈射軸線在滑槽中滑動(dòng)。隨著彈射行程的增加，跟隨人-椅系統(tǒng)一起運(yùn)動(dòng)的彈射內(nèi)筒與固定于座艙的彈射外筒形成一個(gè)“懸臂”結(jié)構(gòu)[4]，在彈射載荷和氣動(dòng)載荷的共同作用下，彈射內(nèi)筒產(chǎn)生變形，使得人-椅系統(tǒng)偏離初始軸線一定的角度，座椅出艙姿態(tài)發(fā)生改變。由圖10～圖12可知，仿真過(guò)程中，在0.176s即內(nèi)外筒分離時(shí)刻彈射內(nèi)筒的應(yīng)力值達(dá)到最大，為445.809MPa，低于其材料強(qiáng)度極限，滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；變形最大的節(jié)點(diǎn)位于彈射內(nèi)筒根部位置，且變形最大節(jié)點(diǎn)的x方向的變形量為4.95mm，y方向的變形為0.21mm，z方向的變形量為1.15mm，x方向即航向的變形量最大，彈射筒航向的變形將導(dǎo)致座椅的俯仰角增大。彈射內(nèi)筒應(yīng)力最大10節(jié)點(diǎn)信息見(jiàn)表4。

4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)比分析

座椅彈射出艙過(guò)程中，速度、加速度、角速度、角加速度和姿態(tài)角是影響座椅彈射是否成功的重要參數(shù)。為了更好地說(shuō)明高速?gòu)椛鋾r(shí)座椅出艙過(guò)程中彈射筒變形作用對(duì)彈射出艙姿態(tài)的影響，分別對(duì)比以下兩種情況的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：（1）全剛體模型得到的出艙過(guò)程運(yùn)動(dòng)參數(shù)；（2）考慮彈射筒變形作用的剛?cè)狁詈夏Ｐ头抡娴玫降某雠撨^(guò)程運(yùn)動(dòng)參數(shù)。圖13～圖17分別是剛性模型和剛?cè)狁詈夏Ｐ偷娜?椅系統(tǒng)質(zhì)心的速度、加速度、角速度、角加速度和俯仰角變化曲線對(duì)比圖。

由圖13～圖17可知，高速狀態(tài)彈射考慮氣動(dòng)載荷作用，座椅出艙過(guò)程彈射筒的變形對(duì)座椅出艙時(shí)間不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，對(duì)速度、加速度、角速度和角加速度均有不同程度的影響。其中剛?cè)狁詈夏Ｐ偷乃俣取⒓铀俣染谝粋€(gè)階段后大于剛性模型的，造成這種情況的原因是隨著彈射行程的增加，人-椅系統(tǒng)暴露在空氣中的面積越來(lái)越大，氣動(dòng)載荷逐漸增大，使得人-椅系統(tǒng)的加速度也逐漸增大，這與速度的曲線變化相一致。剛性模型的角速度和角加速度幾乎為零，而剛?cè)狁詈夏Ｐ洼^剛性模型具有較大的角速度和角加速度，造成這種情況的主要原因是出艙過(guò)程中彈射載荷和氣動(dòng)載荷的作用導(dǎo)致內(nèi)外筒承受一定的彎矩，從而使彈射筒產(chǎn)生了變形，最終使人-椅系統(tǒng)獲得一定的角速度和角加速度。由圖17可知，彈射載荷和氣動(dòng)載荷作用對(duì)座椅出艙過(guò)程的俯仰角有較大的影響。這是因?yàn)樵诟咚購(gòu)椛鋾r(shí)，人-椅系統(tǒng)受到的氣動(dòng)載荷作用大于人-椅系統(tǒng)的慣性載荷作用，使得人-椅系統(tǒng)具有“抬頭”力矩，即人-椅系統(tǒng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)2.46°。上述對(duì)比結(jié)果說(shuō)明，剛?cè)狁詈夏Ｐ兔枋龅臉?gòu)件的運(yùn)動(dòng)特性更加準(zhǔn)確真實(shí)。

5結(jié)論

本文計(jì)算了彈射座椅在高速?gòu)椛鋾r(shí)出艙過(guò)程的氣動(dòng)載荷，并建立了可以反映彈射筒變形和氣動(dòng)載荷的彈射座椅出艙過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真模型。剛性模型和剛?cè)狁詈夏Ｐ偷姆抡鎸?duì)比結(jié)果表明：

（1）座椅出艙過(guò)程中，彈射筒在彈射載荷和氣動(dòng)載荷作用下產(chǎn)生的變形會(huì)影響座椅的出艙姿態(tài)。

（2）在內(nèi)外筒分離時(shí)，彈射筒的變形會(huì)使得座椅具有較大的角速度和角加速度，并使座椅以更大的俯仰角進(jìn)入氣流中。

（3）建立的座椅出艙過(guò)程剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ洼^剛性模型更符合實(shí)際情況，能準(zhǔn)確地反映座椅出艙過(guò)程動(dòng)力學(xué)特性。

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（責(zé)任編輯王為）

作者簡(jiǎn)介

周昊（1972-）男，碩士，研究員。主要研究方向：彈射救生技術(shù)研究。

Tel：13871674538

E-mail：zhouhao9192@163.com

楊永鋒（1981-）男，博士，副教授。主要研究方向：轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)。

Research on Ejection Attitude of Ejection Seat Based on ADAMS

Zhou Hao1，*，Song Yali2，F(xiàn)eng Zhijie1，Yang Yongfeng2

1. Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Life-Support Technology，AVIC Aerospace Life-Support Industries，LTD.，Xiangyang 441000，China

2. Northwestern Polytechnic University，Xian 710072，China

Abstract： The ejection stage of the seat is used as the initial stage of the entire ejection life-saving process. Accurately obtaining the exit attitude parameters of the ejection seat is very important for the development of the ejection seat. It is the key and prerequisite for the seat to perform attitude control and improve the lifesaving performance. This paper takes a certain type of ejection seat as the research object， the aerodynamic loads of this seat in the process of ejection at high speed is calculated， hence， for the high-speed ejection， the rigid-flexible coupling simulation model of the ejection seat is established during the ejection process， which fully considers the influence of the aerodynamic loads and the deformation of the ejection gun. Through simulations， the influence of the deformation of the ejection gun on the ejection attitude parameters and the attitude of ejection seat are obtained. This research provides methods and means for the analysis， evaluation and improved design of in-service and in-research aircraft ejection life-saving systems， and effectively improves the analysis and design level of ejection life-saving systems.

Key Words： ejection seat； rigid-flexible coupling； aerodynamic load； dynamics simulation； ejection attitude