航母舰载机起飞方式浅析

本文阐述了常规推力航母舰载机的两种主要起飞方式;弹射起飞和滑跃起飞的原因,特点和应用,并介绍了最新技术发展,即电磁弹射器的研制和用特制前起落架跃起起飞技术,最后提出了为减少研制风险,滑跃起飞较符合我国国情。并提出尽早研制我国的航母及舰载机,应注意分析研究,跟踪国外舰载机起飞方式及发展趋势,适时开展预研,作好技术储备的建议。     

舰载机起飞技术研究

分析了固定翼舰载机的主要起飞技术,包括局部/全通式甲板自主式滑跑起飞、弹射外力助飞起飞、滑跃起飞等技术,主要研究了弹射起飞和滑跃起飞技术的发展及特点,探讨了对航母舰载机起飞技术的未来方向及新的起飞技术。     

让预警机从航母甲板上顺利起飞的“圆周”加速

设想的由来航空母舰上的舰载机起飞是关系到航母作战威力能不能充分发挥的大问题。到目前为止已经实用的两种方式分别是弹射起飞和滑跃起飞。对于排水量一定的航母来说,两种方式各有优缺点,通常认为滑跃起飞不能起飞笨重的预警机,而这种舰载机又是航母舰载机中不可缺少的机种。正是由于滑跃起飞的这种缺点,使许多军迷朋友对中国未来航母采用滑跃起飞有些担心!滑跃起飞尽管有着舰载机起飞重量受限制的缺点,但由于技术上的原因和被选定舰载机的设计特点,滑跃起飞有可能成为中国未来航母的首选起飞方式。因此我认为,非常有必要想办法解     

舰载机滑跃起飞动力学与运动学特性

首先介绍了舰载机滑跃起飞技术的概念、现状及发展趋势。然后基于作者在型号研制及试验试飞方面的工作经验,从滑跃起飞过程中的舰载机本体,包括起落架缓冲器、轮胎在内的多体系统运动学与动力学特性出发,分别对影响舰载机滑跃起飞动力学和运动学特性的若干关键因素进行了讨论,这些因素主要包括甲板风场、发动机、起落架、操纵系统和重量特性等。最后通过定性和定量的对比分析结果,从飞机设计与使用两个维度识别出滑跃起飞设计所需重点考虑的影响因素、动力学与运动学成因以及相关设计指标,对滑跃起飞动力学与运动学特性进行了全面的探讨与深层认知。可为从事相关型号的设计、试验及使用的技术人员提供参考。     

基于 CFD技术的滑跃甲板对起飞区流场影响的数值模拟

滑跃起飞是舰载机在航母上常见的 1种起飞方式,是舰载机战斗力生成的关键技术之一。概念设计带滑跃甲板的航母 3D模型,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)技术,对航母空气流场进行数值模拟,得出航母滑跃甲板流场纵向气流流线、法洗区速度分布情况、切洗区速度分布情况、航母流场纵向速度分布情况等,分析滑跃甲板对起飞区流场的影响。数值模拟得出以下结论:舰艏滑跃甲板的两侧脱体涡对 1、2和 3号起飞位的舰载机发动机进气量有影响。     

基于CVG的滑跃甲板尾流抑制

滑跃甲板对于提高舰载机起飞性能有重要意义，但是滑跃甲板会加剧舰尾流的湍流度，造成甲板上方和下滑线附近气流高度不稳定，影响舰载机起降安全。本文采用RANS/LES混合的DES方法，对平直甲板和滑跃甲板尾流进行数值模拟。结果表明，滑跃甲板后方存在巨大的分离区，对甲板上表面和着舰下滑线附近气流产生很大的影响，导致甲板附近x方向风速度降低，提高了对舰载机起飞和降落速度的要求。同时，速度波动幅值增大，对舰载机精准航迹控制有不利影响。为有效抑制滑跃甲板造成的舰尾流影响，提出了一种基于柱状涡流发生器（cylindrical vortex generators,CVG）的滑跃甲板尾流抑制方法，可有效降低滑跃甲板产生的影响。柱状涡流发生器可以有效减弱滑跃甲板导致的前甲板分离区，使得甲板流场更加稳定。相比无CVG时，有CVG时甲板x方向风速更高，风速波动功率谱密度（PSD）降低20～40 dB，恢复到与平直甲板相当的程度，可有效提高舰载机的起降安全性。     

预置杆位和飞控系统对滑跃起飞的影响分析

建立了陆基滑跃起飞动力学模型,并以某型电传操纵飞机为例进行了滑跃起飞仿真计算.分析了在滑跃起飞初始阶段驾驶员预置杆位和飞行控制系统对滑跃起飞的影响.仿真分析结果对驾驶员实际飞行具有一定的参考价值,对完善控制系统设计具有借鉴作用.     

某型战机滑跃起飞性能初步分析

根据飞行动力学理论,建立了舰载机滑跃起飞数学模型。以某型战机为例进行了数值仿真,定量分析了起飞质量、起飞迎角、甲板风、滑跑距离等因素对滑跃起飞性能的影响。结果表明:应优选起飞迎角;不同起飞质量情况下,应选择合适的滑跑距离(起飞点),并保证适当的甲板风;起落架强度应加强。     

基于虚拟样机技术的舰载机滑跃起飞斜板段仿真分析

基于虚拟样机原理,利用虚拟样机分析软件对舰载机滑跃起飞斜板段进行虚拟仿真分析,建立适用于舰载机斜板滑跃起飞的动态分析模型,得出较好的仿真结果,为舰载机的设计改进和舰载机试飞提供了依据。     

面向机舰适配的舰载飞机起降特性分析

机舰适配性是舰载飞机总体设计的核心内容之一,通常包括性能适配和保障适配两部分,是舰载飞机总体设计特有的阶段;其内涵是指舰载飞机充分、高效利用航母的特性,使用其设备和装置的固有能力。以舰载飞机的使用环境为切入点,定义了有人驾驶陆基飞机改舰载机设计所需考虑的机舰适配的诸多方面;以滑跃起飞/拦阻着舰型舰载机为实例,突出性能适配,对滑跃起飞和拦阻着舰的过程进行物理分解,探求舰机以及环境参数对其性能的影响,建立了相关性能的计算方法,并结合国外典型航母的数据进行了计算分析,定量评估了甲板风对滑跃起飞和拦阻着舰的作用。同时,从保证着舰安全性的角度给出了建议的着舰方式、标准拦阻程序和安全逃逸的最短甲板长度需求。最后,给出了滑跃起飞/拦阻着舰飞机设计的关注点。     

某型无人机滑跃起飞性能分析

针对舰载无人机滑跃起飞性能参数的选择问题,文章采用 Matlab/Simulink建立了滑跃起飞模型,分析了不同推重比、停机角、甲板风速、纬度和环境温度时无人机滑跃起飞性能的变化情况。计算结果表明:停机角和甲板风速对起飞性能影响大,应着重关注；低纬度地区比中纬度地区需要更大的推力保证起飞安全。文章结论对后续 无人机的滑跃起飞试验有借鉴意义。     

一种预测陆基滑跃起飞性能的新方法

从固定翼飞机陆基滑跃起飞的安全性要求出发,提出了一种预测起飞性能的模型,用于预测最小起飞速度和最短滑跑距离。该模型的特点是非常简单,包含了影响陆基滑跃起飞行性能最为关键的参数。预测结果与飞行试验数据结果取得了很好的一致。作为预测模型的应用示例,讨论了关键参数对滑跃起飞性能的影响。给出的模型和示例方法对制定固定翼飞机陆基滑跃起飞试验方案有实用价值。     

舰—机适配条件对舰载机滑跃起飞性能的影响

针对不同舰-机适配条件下舰载机起飞安全性的问题,建立了飞机滑跃起飞动力学分析模型,用数值方法分析了飞机起飞质量、甲板参数、舰船航行速度等因素对飞机滑跃起飞性能的影响。仿真结果表明：舰载机起飞质量增大会减小其离舰爬升率;平直甲板越长或斜甲板出口倾角越大,离舰爬升率越大;但是出口倾角太大时,会使飞机离舰迎角超出限制;增大舰船的行驶速度,可以缩短舰载机起飞所需甲板的长度。     

舰载机斜板滑跃起飞情况地面载荷

设置舰艏斜板以减少舰载机起飞滑跑距离、降低甲板风要求,从而实现无弹射系统情况下的短距起飞作业,这已在一些“蓝水”海军强国的航空母舰上得到了多年应用。给定航母起飞甲板长度和斜板曲线构型,飞机能否成功滑跃起飞取决于它的气动特性、最大起飞质量、发动机推力、出口速度和起落架强度。 本文提出了一种舰载机斜板滑跃起飞情况地面载荷的计算方法,也建立了完整的斜板曲线方程（曲线已经过飞机适配性优化）。文中还应用本方法计算了某双座多用途舰载教练机的滑跃起飞地面载荷。     

滑跃起飞过程舰体周围流场的数值模拟

采用数值计算的方法,研究了舰体周围的气流分布情况.给出了不同条件下气流分布的差异以及舰载机滑跃起飞过程对舰面气流分布的影响.计算结果表明,舰体周围的气流分布是相当复杂的,尤其在舰体不同位置会产生不同强度的漩涡.它对于舰载机滑跃起飞气动特性的影响是不可忽略的.侧向风会大大增加舰面气流的湍流程度.本文计算为进一步研究和改善舰面气流分布以提高舰载机滑跃过程的气动特性具有参考价值.     

舰载机斜板／弹射综合起飞的性能收益与关键问题

弹射起飞技术难度大、能量消耗大,弹射系统质量体积大,而滑跃起飞又无法使推重比小的舰载机起飞,难以形成强大战斗力,针对这一问题,提出将弹射起飞和滑跃甲板结合起来的斜板／弹射综合起飞方式。针对这种起飞方式的特点进行了分析,并通过数值仿真,说明了这种起飞方式预期的性能收益以及存在的关键问题。     

某型飞机滑跃起飞性能仿真分析

介绍了滑跃起飞的原理和运动特点,描述了滑跃起飞的关键数学模型。以某型飞机为例,计算了不同构型下飞机的起飞性能。最后分析了滑跑距离、起飞重量和杆配平量对滑跃起飞性能的影响,并结合试飞数据给出相关结论。     

舰载机滑跃起飞斜板形状的优化研究

根据动力学原理，建立了考虑起落架变形运动影响的飞机在甲板上的运动方程，提出了舰载飞机滑跃起飞斜板形状的最优化数学模型性能指标，约束条件和目标函数。其中，引进了罚函烽，把有约束的极值问题化为无约速的极值问题，并采用Ｐｏｗｅｌｌ法以及用商代替导数的ＤＦＰ方法进行了优化计算。计算结果表明，对斜板形状进行优化后，可以在很大程度上提高舰载机的斜板滑跃起飞性能。     

舰载飞机弹射起飞安全评价准则研究

舰载机安全地从航母上起飞是舰载机设计和使用的关键指标之一,通过对国外舰载机弹射起飞规范、资料的研究,结合陆基飞机起飞规范的要求,分析了舰载机弹射安全起飞需要满足的各项指标要求,从飞行性能、飞行品质角度提出了舰载机弹射起飞安全评价准则。该准则可为舰载机设计和使用提供参考。     

微下冲气流对飞机滑跃起飞的影响

建立了微下冲气流影响下的飞机运动的数学模型,用数值方法分析了微下冲气流对飞机滑跃起飞的影响。结果表明微下冲气流对飞机滑跃起飞性能有明显的影响,特别是微下冲气流中心的位置对飞机滑跃起飞的影响十分显著。如果飞机离开斜板时处于顺风微下冲气流场,那么飞机的爬升高度和爬升率将严重下降,对飞机的滑跃起飞性能产生不利影响。