基于ABAQUS的网捕无人机动力学仿真分析

魏远旺，杜忠华，陈 曦，马瑞雪，史文辉

(南京理工大学 机械工程学院， 南京 210094)

1 引言

近些年来，随着国家对低空领域(飞行高度低于1 000 m的空域)的开放，无人机行业以前所未有的速度迅猛发展，并在全球范围得到了广泛应用。数据显示，全球无人机2015年的销量约58.7万架，其中97%为民用无人机，而民用无人机销量中约有39.9万消费级无人机[1]。无人机已经成为迅猛增长的新兴产业，广泛应用于航拍摄影、灾难救援、遥感测绘、环境监测、地质勘探、农业等各个领域。

调研表明，目前国内已经超过400家企业从事无人机的研制，但从事无人机安防的企业却寥寥无几[1]，监管反制手段的脱节、相关领域法律法规尚不完善，导致各种无人机“黑飞”现象频见报端。

网弹式拦截是目前无人机安防领域的热点方案之一[2-3]，其主要原理是通过对目标无人机发射网弹，并在与目标交汇位置实时开仓抛射飞网，折叠放置在网仓内的柔性绳网在牵引体惯性作用下拉伸展开，逐渐与目标接触碰撞，当网展开到最大极限时，由于自身弹性牵引体开始反弹导致柔性网收缩，并在牵引体的甩动缠绕下完成对目标的抓捕。

由于柔性绳网在执行捕捉任务中具有较大的容错能力，国内外许多学者对绳网捕捉类系统的动力学建模进行了广泛研究和讨论，赵国伟等[4]将网格离散为有限质量节点-杆单元模型，质量分别集中于节点和杆单元的中心，两者的相互作用力与节点与杆单元中心距离有关；……