舰载飞机着舰拦阻动力学研究综述简

 拦阻着舰过程通常被认为是舰载飞机事故率最高的阶段,因此,自从有了航空母舰和舰载飞机,拦阻着舰动力学就一直是国内外相关研究人员的研究热点。本文从拦阻钩、拦阻装置和起落架3个关键部件着手,比较详细地论述了舰载飞机着舰拦阻涉及到的关键动力学问题及其研究现状,重点对拦阻钩弹跳动力学及其载荷分析、拦阻索动力学及其载荷分析、下沉速度、非对称拦阻对起落架载荷的影响、拦阻系统动力学等方面进行了综述。最后,对着舰拦阻动力学研究的发展趋势进行了展望。     

先进舰载战斗机强度设计技术发展与实践

舰载战斗机是航空母舰上的主要武器,为满足舰面起飞、着舰和停放等要求,舰载机需围绕起落架系统、拦阻钩系统和翼面折叠系统等"特征结构"进行设计。先进舰载战斗机着舰冲击能量是陆基飞机的6倍以上、拦阻带来的水平载荷超过陆基飞机的15倍,因此特征结构的高载荷对强度设计提出了更高的要求。围绕舰载机"特征结构"及"特征载荷",开展了主要的设计工作,包括："特征载荷"计算,即起落架载荷、拦阻载荷和折叠载荷计算;"特征结构"的强度设计及试验验证,包括起落架系统、拦阻系统、翼面折叠系统的动力学仿真计算、静/疲强度分析、折叠翼面的非线性颤振分析以及综合试验验证;"特征载荷"对其他机体结构强度的影响分析,包括着舰载荷对起落架支撑结构强度的影响、拦阻载荷对后机身支撑结构强度的影响、拦阻着舰的全机动力学响应以及着舰载荷与拦阻载荷的共同作用对全机结构强度的影响;体现舰载机"特征结构"强度特点的试验验证方法等。上述研究成果已成功应用于先进舰载战斗机设计中。     

舰载飞机起降装置动力学试验研究进展

舰载飞机起降阶段通常被认为是事故率最高的阶段,其特殊的起降环境导致舰载机起飞和拦阻着舰的过程相较于陆基飞机更加复杂,所涉及的动力学问题一直是国内外相关研究人员的研究热点.从舰载机起落架和拦阻钩等起降装置着手,重点对舰载机起落架动力学试验、拦阻钩动力学试验以及全机落震试验进行了综述,详细地论述了舰载飞机起降过程涉及到的关...     

舰载飞机拦阻钩载荷实测方法研究

为完成某舰载飞机飞行试验任务,采用应变法实测了其拦阻着舰时的拦阻钩载荷。在分析着舰拦阻过程中拦阻钩受载状态的基础上,建立了拦阻钩纵向、侧向和垂向这3个方向上的载荷模型;对拦阻钩钩臂进行内力分析,设计了载荷测量应变电桥,并进行了载荷校准,建立了载荷方程。给出并详细分析了典型拦阻过程中的拦阻钩载荷,计算了拦阻功量及拦阻系统的效率。最后,通过与常规单向载荷模型的对比,探讨了采用三向载荷模型的意义。分析表明,建立的模型和采用的方法正确,结果合理可信,可供相关工程参考。     

基于飞行参数的舰载机拦阻力统计建模与预计

拦阻钩是舰载飞机最重要的特征部件之一，对其受载进行测量、统计建模与预计具有重要的工程意义。在飞机拦阻动力学分析基础上确定了飞行数据统计建模所需的关键参数，结合某型机载荷试飞、机舰适配性试验，实测研究了飞机拦阻实际受载特点，采用线性或非线性方法统计建立了最大拦阻力与常规飞行参数之间的拟合函数关系，并得到了最大拦阻力的预计模型。建模、验模与预计结果表明，所选关键参数合理，能够充分反映拦阻钩的受载及其主要影响因素，采用纵向过载、啮合速度和发动机高压转速等参数建立的拦阻载荷统计模型可用于拦阻着陆或着舰试验时最大拦阻力的有效预测。     

拦阻着舰过程中的飞机起落架动力学分析

对舰载机拦阻着舰过程中起落架减震支柱进行受力分析,并运用拉格朗日方程针对减震支柱冲程和起落架弹性两个自由度建立舰载机起落架拦阻着舰动力学模型,通过仿真计算,得到了飞机对称对中着舰拦阻、偏心距3 m对称着舰拦阻和滚转角2°非对称对中着舰拦阻的起落架减震支柱载荷变化情况。结果表明:在拦阻着舰过程中舰载机起落架受到的冲击载荷在经过短暂时间震荡以后会趋于稳定;相比偏心对称着舰,滚转非对称对中着舰对减震支柱的影响更大些,在震荡的量上将更加剧烈。     

发动机推力及拦阻力对起落架载荷的影响分析

以某型舰载飞机为研究对象,建立舰载机拦阻着舰动力学模型,考虑了拦截索拉力、气动力和发动机推力.对模型进行数值求解,分析在拦阻过程中发动机推力及拦阻力对起落架缓冲器轴力的影响.结果表明:在舰载机着舰前0.3s内,发动机推力和拦阻力对起落架缓冲器轴力影响很小;0.3 s后发动机推力会同时增大起落架缓冲器轴力峰值;拦阻力会增大前起落架缓冲器轴力峰值,减小主起落架缓冲器轴力峰值.     

面向弹射/拦阻过程的机载系统抗冲击试验方法

相对于陆基飞机,舰载机苛刻的使用环境对起落架、拦阻钩等系统及其机载设备的强度设计提出了更为苛刻的要求.需要有更完善的试验验证手段,对机载系统在弹射、着舰与拦阻冲击载荷作用下的动强度设计进行评估,对系统的可靠性进行考核.依据现有规范和实测数据,从舰载机弹射/拦阻冲击环境和试验系统构建入手,研究了试验条件由来、试验方案实施...     

舰载飞机纵向逃逸性能仿真研究

建立了舰载飞机的逃逸动力学分析模型，对飞机在不同着舰条件下的逃逸性能和起落架载荷进行了数值仿真。结果表明，着舰速度越大、发动机推力加速性越好，对飞机的逃逸越有利；舰艇运动会使飞机着舰点偏离理想着舰点并增大起落架载荷；舰尾流对逃逸性能的影响不大，但会使飞机着舰点偏离理想着舰点，不利于飞机的着舰安全。     

舰载飞机着舰时拦阻钩碰撞反弹动力学分析

为了解舰载飞机着舰时拦阻钩碰撞甲板后被反弹的动力学性能,以某舰载飞机为研究对象,建立了全机着舰动力学模型和拦阻钩碰撞甲板的碰撞模型,进行了全机着舰动力学仿真,通过拦阻钩碰撞反弹试验对碰撞模型进行修正,得到了更加准确的碰撞模型。将仿真结果与试验结果进行对比,验证了模型的准确性。研究了甲板涂层、俯仰角、航向速度、下沉速度和拦阻钩阻尼器参数对拦阻钩反弹动力学性能的影响。结果表明:航向速度对反弹高度和碰撞力几乎没有影响;随着下沉速度和俯仰角的增加,反弹高度和碰撞力也增加;拦阻钩阻尼器参数的变化不会影响碰撞力,但是对反弹动力学性能会产生明显的影响。     

舰载机拦阻着舰动力学研究

舰载机拦阻着舰是舰载机有别于陆基飞机的主要特点,也是造成舰载机高事故率的主要原因。文章通过对舰载机着舰过程的分析建立了较完整的舰载机拦阻着舰动力学方程,并通过对拦阻力所在的拦阻平面研究,依据拦阻钩与拦阻索相对滑动所经历的时间进一步计算出舰载机撞索的安全范围。     

舰载机的自由飞行钩住情况

自由飞行钩住（FFE）是指飞机在处于上仰姿态,且所有起落架尚未接触甲板的情况下的拦阻钩钩索。此时,飞机有较大的姿态角和较低的下沉速度。根据起落架和拦阻钩几何布局、飞机重心位置,拦阻力线可能处于飞机重心之下,因此产生显著的低头力矩,造成前起落架首先接触甲板,而主起落架稍后继之,飞机的低头俯仰速率可以导致前起落架以较高的下...     

Reliability analysis of arresting hook engaging arresting cable for carrier-based aircraft influenced by multifactors

The carrier-based aircraft landing and arrest process is complex and nonlinear, and includes the coupling effect between the aircraft and arresting system. It has many uncertain factors, which lead to difficulty in the reliability analysis. To make the reliability analysis more accurate and effective, this paper presents some studies. Taking a certain type of carrier-based aircraft as the research object, a dynamic model of the landing and arrest cable was established, and the accuracy of the model was verified using laboratory test results. Based on the model, this paper shows how the key parameters, including the sinking velocity, pitch angle and horizontal velocity, affect the collision rebound performance of the arresting hook. After that, a limit state equation of the arresting hook system’s reliability was established. For the implicit limit state equation, a surrogate model of the reliability of the arresting hook was established using the Support Vector Machine (SVM) method, and then reliability analysis was carried out using the Monte Carlo method. Finally, it was explained in detail how the key parameters affect the reliability of the hook engaging the arresting cable, and some meaningful conclusions were obtained. This analysis method and its results can provide a reference for the top-level parameter design of carrier-based aircraft and reliability research on the arresting systems.     

舰载机拦阻着舰载荷谱编制技术

舰载机舰面载荷谱是航母服役环境下飞机结构长寿命和耐久性设计的关键。依据舰载机在拦阻着舰过程中的舰面载荷特点，论述了现有编制方法的局限性，结合多体动力学仿真模型探讨了载荷谱编制的方案和流程，建立了拦阻着舰多体动力学运动方程和仿真模型，并进行了仿真计算。通过对舰载机飞行剖面以及拦阻着舰任务剖面特点分析，确定了飞机拦阻着舰任务段载荷谱的主要工况以及比例关系，编制出飞机拦阻着舰过程的重心谱，绘制出载荷谱超越曲线，为舰载机的设计载荷谱编制提供依据，具有较高的工程应用价值。     

飞机拦阻钩振动运动学和拦索动力学研究

 本文对拦阻着陆中出现的拦阻钩振动和拦阻动载两大重要问题作了阐明和分析。重点研究和推演了飞机地面滑行中拦阻钩的二类振动运动学及其微分方程特性;钩的阻尼振动轨迹特性;阻尼器参数选择。 在拦索应变动载的研究中阐明了飞机对中拦阻、偏心拦阻、使用不同拦索材料的应变动载特性,并进行了实例计算分析,证实了飞机拦阻的拦索应变动载大小与地面拦阻装置的配置、拦索材料、飞机着陆的偏心程度等有密切关系。