阻拦索断裂对螺旋桨舰载机着舰安全影响数值分析

喷气动力舰载机着舰拦阻滑跑，如阻拦索断裂，其逃逸复飞的概率极小。螺旋桨动力舰载机零升阻力大，推重比小，其安全复飞的能力值得研究。本文基于建立的螺旋桨舰载机逃逸复飞仿真模型（含阻拦索工作模型、发动机动力响应模型、升降舵操纵模型与气动力的动力影响修正模型），数值模拟了E-2C舰载预警机着舰阻拦索断裂情况下，其逃逸复飞的过程。仿真计算显示对象飞机在不同气动力、离舰速度与舵面操纵逻辑状态下，其纵向动力学方程中敏感参数与航迹下沉量的动态变化，结合视频数据分析其复飞成功的原因。研究表明：动力对螺旋桨舰载机俯仰力矩与升力特性的影响是其逃逸复飞成功的关键。动力影响使对象飞机的俯仰力矩曲线上移0.15，8°迎角下纵向静稳定性减小85%，升力线斜率增大29.7%、最大升力系数增大39%。这显著改善了螺旋桨飞机逃逸复飞状态下俯仰操纵的敏捷性，升降舵操纵效率与失速特性。动力影响使螺旋桨舰载机可在较小的加速度、离舰速度与有限的留空时间情况下，迅速改变其航迹角，减小航迹下沉量，保证逃逸复飞安全。     

舰载飞机复飞决策与操纵研究

对舰载飞机着舰时的复飞决策、复飞操纵问题进行了研究。在建立舰载飞机着舰复飞的非线性飞行动力学模型的基础上,讨论了复飞包线的生成方法,重点研究了复飞操纵动作对复飞包线的影响,对不同的操纵方法进行了计算和比较,建立了复飞时最优的操纵规律及相应的复飞包线,开发了复飞决策及操纵模拟系统,对上述方法进行了模拟验证。仿真计算表明,优化操纵升降舵可以极大地缩小复飞危险区域,采用模糊控制器则可实现自动复飞。     

舰载机智能复飞决策技术研究

为了进一步改进复飞技术,针对复飞环境,提出了一种在原军用推力操纵的基础上,加入具有保持迎角恒定的升降舵模糊控制的复飞系统,从而有效地增强了低动压状态下飞机的机动能力。给出了复飞决策准则,设计了基于模糊控制的复飞决策系统,并对具有该复飞决策系统的舰载机自动着舰导引系统进行了仿真验证。结果表明,该复飞决策系统明显地缩小了复飞边界区,大大提高了着舰和复飞的安全性,可实现自动复飞,减轻了飞行员的负担。     

舰载飞机复飞决策技术研究与实时可视化仿真

以准确进行舰载飞机复飞决策为目标，开发了基于飞机小扰动动力学模型及简化的终端飞行状态预估方程的两种复飞决策系统，并对两种复飞决策系统进行了性能比较，仿真结果表明，所研究的复飞决策系统可及时提供指令，有效地引导飞机复飞，保障了着舰导引的安全，此外，还从工程应用的角度出发，开发了具有复飞决策功能的自动航母着舰系统的实时可视化仿真平台。     

H—5飞机复飞最低安全高度探讨

针对Ｈ－５飞机在高度低于５０ｍ复飞时，由于高度低，发动机加速性差，绕横轴转动大，只能采取边拉杆边加油门，其拉杆速率一般为正常着陆下滑拉杆速率的１－４倍，退出下滑后注意保持飞机姿态，使之逐渐增速，经研究探讨，认为复飞最低安全高度为８－１０ｍ，在此高度复飞时，对飞行员的心理素质和驾驶技术要求较高。     

舰载机综合复飞决策研究

舰载机在着舰过程中,由于种种干扰偏离理想下滑轨迹后,飞行员必须及时准确地作出复飞决策并采取相应的动作。针对这一问题,对已有的复飞下边界准则进行了进一步的完善,并推导和确定了复飞上边界准则。然后首次将基于小扰动动力学模型的着舰系统与基于终端预估方程的复飞决策系统相结合,设计了基于改进型复飞边界准则的综合复飞决策系统,得到了相应的综合复飞区及复飞边界,并针对不同着舰情况对综合复飞决策系统进行了仿真验证。结果表明,该系统能够及时判断出舰载机是否进入复飞区,复飞是否安全,从而大大提高了舰载机的着舰效率和着舰安全性。     

复飞研究与实践

讨论中断进近复飞决断，有助于提高飞行员的决断能力和处境意识。若很好地完成复飞，飞行员必须明确复飞的前提条件，掌握复飞决断的标准，了解复飞决断的影响因素，理解正确复飞决断的原则，熟练掌握复飞的正确实施方法，这样才能有效地保证飞行安全．顺利完成飞行任务。     

舰载机复飞特性研究及仿真分析

对舰载机复飞特性进行了研究。在建立舰载机着舰复飞非线性飞行动力学模型以及舰尾气流模型的基础上,分析了下滑角变化和舰尾气流对舰载机复飞特性的影响。仿真结果表明,下滑角变化和舰尾气流对舰载机的迎角、俯仰角和飞行轨迹产生影响。     

H－5飞机复飞最低安全高度探讨

针对Ｈ－５飞机在高度低于５０ｍ复飞时，由于高度低，发动机加速性差，绕横轴转动惯量大，只能采取边拉杆边加油门，其拉杆速率一般为正常着陆下滑拉杆速率的１～４倍。退出下滑后注意保持飞机姿态，使之逐渐增速。经研究探讨，认为复飞最低安全高度为８～１０ｍ，在此高度复飞时，对飞行员的心理素质和驾驶技术要求较高。     

舰载机自动复飞决策技术研究

为保证舰载机着舰安全,下滑过程中复飞决策系统应能自动、及时进行复飞决策,发出复飞信号,实施复飞操纵。文中针对舰载机自动复飞决策技术进行了研究。主要研究了复飞决策判别准则和复飞决策技术的策略,并在Mallab／Simulink环境下建立了仿真模型,进行了仿真验证。仿真结果表明：复飞决策系统能够替代LSO,具有及时发出复飞告警、抑制着舰事故发生的能力。     

燃烧室宽度对液态燃料旋转爆轰发动机影响实验研究

为了研究燃烧室宽度对液态燃料旋转爆轰发动机工作特性的影响,搭建了气液两相旋转爆轰实验系统,以汽油/富氧空气为工质,氢气/氧气预爆轰管作为点火装置,在不同燃烧室宽度下开展了一系列实验研究,分析了爆轰波的起爆过程,以及燃烧室宽度对爆轰波传播特性与发动机推力性能的影响。实验结果表明：点火后,燃烧室内需要经过一个爆燃转爆轰过程才能形成自持传播的爆轰波;爆轰波在不同燃烧室宽度下均以双波对撞模态传播,对应的波速分布在850~1025m/s内,随着当量比增加,波速整体呈增加趋势;当燃烧室宽度减小,波速整体有所降低;不同燃烧室宽度下推力性能存在显著差异,其中燃烧室宽度在16.5mm下,发动机的推力和燃料比冲要明显低于11.5mm和9mm的;随着燃烧室宽度减小,内外壁面边界层在流场中的作用更为突出,降低了发动机推力的稳定性。     

航空发动机滑油系统断油时主推力球轴承的瞬态热分析

对在航空发动机滑油系统断油时的主推力球轴承瞬态热进行了分析。在分析基础上,应用弹流润滑理论给出了主推力球轴承产生损伤的条件,确定了中断供油时主推力球轴承的允许极限温升,或允许中断供油时主推力球轴承安全工作的极限时间,从而给出了主推力球轴承中断供油30S的安全余度。计算及其结果可为发动机整机试车及润滑系统设计提供参考。     

应用电磁弹射器的舰载机起飞性能分析

针对应用电磁弹射器的舰载机弹射起飞过程,综合考虑了电磁弹射器的推力、舰载机前起落架突伸力和载舰的运动,建立了舰载机弹射起飞的数学模型,并据此,分析了上述各种因素对舰载机弹射起飞安全性的影响,计算得到在满足舰载机弹射起飞安全准则的条件下,各种起飞因素应该满足的适应范围。研究分析表明：在风浪较大的恶劣天气条件下,通过适当地增加电磁弹射器的电磁推力和前起落架的突伸力,可以有效抑制舰载机的航迹下沉现象,确保舰载机的安全起飞过程。     

叶片飞失转子动力特性及支承结构安全性设计

针对航空发动机在叶片飞失极限载荷下的支点载荷控制问题,建立综合考虑冲击、惯性非对称、减速过临界等多种力学过程的支点动载荷响应分析方法;提出针对止推支点的缓冲阻尼支承结构安全性设计,该结构可以通过控制支承结构的刚度、阻尼参数,调整转子系统动力特性,降低转子临界转速。通过支点动载荷响应分析方法定量评估缓冲阻尼结构对降低支点动载荷的有效性。通过试验证明转子系统在冲击-减速过程中对支点载荷的影响因素。结果表明:叶片飞失所产生的冲击作用和减速过临界过程是威胁支承结构承载能力的主要因素。采用缓冲阻尼支承结构能够使叶片飞失下转子系统的支点动载荷降低至20%,是一种有效的支承结构安全性设计。     

喷管对旋转爆震发动机性能影响的实验

为了研究喷管对旋转爆震发动机（RDE）性能的影响,设计了RDE推力测试台,RDE环形燃烧室的内径和外径分别为70mm和80mm,长度为40mm,以氢气和空气分别作为燃料和氧化剂,采用环缝-喷孔对撞式掺混方式,使用高能火花塞点火,并用压电式压力传感器测量推力,实验研究在燃烧室出口安装收敛喷管、扩张喷管以及拉瓦尔喷管对发动机工作性能的影响.结果表明,入口总质量流量小于0.126kg/s时,在发动机稳定工作的工况范围内,收敛喷管对发动机推进性能的提高最为明显.爆震波的传播速度及RDE的推进性能随着入口质量流量的增大而逐渐提高,而当量比则存在一个最佳值,使爆震波的传播速度及RDE的推力达到最大.基于混合物的比冲最高能够达到95.21s.      

燃烧室轴向和周向长度对气液两相旋转爆轰特性的影响

为了研究旋转爆轰发动机燃烧室轴向和周向长度对气液两相旋转爆轰特性的影响,采用守恒元和求解元(CE/SE)方法对带化学反应的汽油/富氧空气两相旋转爆轰理论模型进行求解,获得了气液两相旋转爆轰流场结构,并分析了燃烧室轴向和周向长度对燃烧室流场、爆轰波传播特性以及发动机推力性能的影响。计算结果表明:轴向长度对燃烧室上游流场影响甚小,却对下游流场参数影响较显著。随着轴向长度增加,燃烧室出口压力、温度、密度以及周向速度均降低,轴向速度则逐渐增大,同时发动机平均推力密度和燃料比冲先增大后减小。当周向长度过短,燃烧室内难以形成自持传播的爆轰波,随着周向长度增加,上游爆轰波强度增加,对应的流场参数均有所增大,但发动机推力性能略有所降低。     

内燃波转子技术对燃气涡轮发动机性能影响

为研究内燃波转子技术提高燃气涡轮发动机性能变化规律,建立内燃波转子燃气涡轮发动机热力循环分析模型,开展内燃波转子通道出口气流马赫数、压气机压比等参数变化对燃气涡轮发动机性能的影响研究,探讨了内燃波转子燃气涡轮发动机热力循环状态参数变化规律.研究结果表明:当压气机压比等于3.6时,发动机比推力和热循环总效率最大提高23.709%,耗油率最大减少19.165%;当通道出口气流马赫数等于0.6时,发动机比推力最大增幅达23.736%,此时压气机压比为4.4、发动机热循环总效率32.216%和耗油率减少24.366%,熵增减少7.864%,验证了内燃波转子技术能够提高燃气涡轮发动机总体性能.研究结果为深入开展内燃波转子燃气涡轮发动机基础理论和关键技术研究奠定基础.      

舰载战斗机发动机适配性体系研究

为有效促进舰载战斗机发动机研发,参考国外舰载战斗机发动机研制经验,结合作战使用需求,系统梳理了舰载战斗机发动机适配性体系组成,重点围绕海洋作战适配性、海洋环境适配性、舰载使用适配性阐述了相关能力要求。在此基础上,提出了整机试验、陆基飞-发适配性试验和舰基舰-机-发适配性试验逐层递进的舰载战斗机发动机适配性体系验证考核方式。分析认为未来舰载战斗机发动机适配性工作应加强体系融合联合攻关,注重远海长航舰面维修保障能力设计,加快推进发动机舰载适配性标准规范体系建设。     

推力矢量飞机的起飞性能研究

简述推力矢量技术的作用,建立了带三轴推力矢量飞机的起飞滑跑段运动方程,通过数值仿真探讨了推力矢量的偏转大小对起飞性能的影响,对不同推力矢量偏转下飞机起飞性能的仿真计算结果进行了分析。仿真结果表明,采用直接力控制可以明显提高飞机的起飞性能。