舰载机弹射起飞结构动态响应分析方法与应用

舰载机在弹射起飞过程中，载荷大、加速度大、距离短、时间短，且受大气扰动、航母运动的影响，存在复杂的强非线性多学科动力学耦合问题。文中建立了舰载飞机-弹射系统简耦多体动力学模型，考虑在舰面摇晃载荷、侧风载荷作用下，利用ADAMS 动力学仿真软件对舰载机弹射起飞进行刚柔耦合多体动力学仿真分析，获得弹射起飞过程中飞机机体过载传递路径和应变分布。通过仿真分析与相关文献中试验数据进行对比表明，这种仿真方法能够高效模拟强非线性复杂载荷耦合下的舰载机弹射起飞过程，为舰载机弹射起飞全过程研究及机身结构设计提供参考。     

舰载机偏中心定位弹射起飞动力学分析

考虑起落架缓冲和轮胎弹性,建立了六自由度偏中心定位弹射起飞数学模型,研究了偏中心定位弹射起飞过程中飞机姿态的变化,分析了不同初始偏心距离对起落架载荷的影响.结果表明:初始偏心距离对弹射过程中飞机的俯仰运动影响较小,而对滚转和偏航运动影响较大;相对于滚转运动,偏航运动有更明显的衰减趋势;滚转运动导致两侧主起落架载荷差异随初始偏心距离的增大而增大.     

前起落架突伸对舰载飞机弹射起飞航迹的影响

本文研究了舰载飞机的前起落架突伸对弹射起飞航迹的影响．在动力学模型中，把起落架看作是由油气减震器和充气轮胎组成的减震装置．在弹身器末端，前起落架在压缩空气的推动下开始突伸，以增加飞机的离舰迎角。本文计算了两种突伸方式，并比较了它们的结果，这两种方式均能减小离地后的航迹下沉量，并能很好改善弹射起飞性能．     

舰载机变长度减振牵制装置动力学分析

舰载机弹射起飞过程中,由于牵制载荷突卸而产生的前起落架沿航向的快速振动对机体结构和设备都会带来严重的疲劳问题。本文建立了舰载机弹射起飞动力学模型,设计了具有减振功能的舰载机弹射起飞变长度牵制装置,分析了该装置的动力学特性,并对该装置的减振效果进行了参数分析。研究结果表明:牵制载荷沿下扭力臂轴向的载荷分量所造成的缓冲器活塞杆的向后弯曲是导致牵制载荷突卸后前起落架振动的主要原因;变长度减振牵制装置通过实时改变牵制杆长度和牵制角,可大幅降低牵制载荷突卸后前起落架振动以及各铰接点振荡载荷,该装置在解决牵制载荷突卸振动问题中效果明显。     

弹射座椅试验研究

为给新型高性能飞机弹射座椅的气动性能研究提供依据 ,在中国空气动力研究与发展中心低速所 8m× 6m风洞进行了此新型高性能飞机弹射座椅 1 :1模型的空气动力特性试验研究。研究结果表明 :试验对高性能飞机弹射座椅气动性能的研究 ,为航空弹射座椅气动理论的研究提供了可靠的依据 ;试验对人体表面压力分布研究的结果初步揭示了人体表面压力分布规律 ,为后续研究奠定了基础     

舰载机前轮滑跃起飞技术

在航母甲板上引入斜坡跑道,使舰载机弹射冲程结束后,前轮单独进入斜坡跑道,从而使飞机抬头。建立了舰载机起飞时的简化分析模型,给出了基于该分析模型的运动微分方程及相关参数的表达式,并采用龙格库塔算法对舰载机在斜坡跑道上滑跑起飞这一过程的动态响应进行了数值仿真。仿真结果表明,斜坡跑道的引入可以明显降低舰载机离舰后航迹的下沉量,降低舰载机的离舰速度,增加起飞质量,增大前起落架载荷。     

舰载飞机弹射起飞上升段的自动控制飞行

根据舰载飞机弹射起飞上升段的纵向动力学方程和迎角自动控制的平尾偏度调节规律，计算了Ａ－６飞机迎角，俯仰角，飞机重心垂向位置随时间的变化，结果表明，过舰首航迹下沉量随自动增稳系统的传统系数Ｋ增大而增加，Ｋａ的增大而减小。依据自动增稳系统对示例飞机的动态反应特性，下沉量和爬升率的影响，选择了合适的传递系数量值。文中以容许的最下沉量作为约束，讨论了该机的指令迎角大小，提出了平尾偏度调节规律的一种设计方法     

可压缩弹射出伞模型及仿真

火工装置常用于降落伞的强制开伞。针对柔性降落伞织物的可压缩特性,建立了弹射筒可压缩弹射出伞模型并开展了仿真计算,仿真结果与传统刚性模型进行了对比,表明可压缩弹性模型与实验数据更吻合,具有更高的准确性。同时研究了火工药剂参数、弹射筒几何结构及伞包材料特性对弹射力、伞包拉力及弹射速度的影响,发现火工装置初始容腔增大或活塞尺寸减小均会降低弹射推力;而伞包材料弹性使伞包受力小于并滞后于顶盖受力,伞包弹性越好,包装密度越小,越有利于降低顶盖速度和伞包受力。本文的可压缩弹射出伞模型为火工装置及伞包设计提供了一种新的设计分析思路。     

基于继承因子的飞机弹射救生座椅可靠性Bayes评估

为了更有效地解决飞机弹射救生座椅可靠性评估的问题,考虑飞机弹射救生座椅子系统试验数据与系统试验数据之间既有联系又有区别的特点,采用继承因子描述这两种试验数据之间的相似性,建立了一种基于继承因子的飞机弹射救生座椅Bayes可靠性评估方法。采用该方法对某型飞机弹射救生座椅可靠性进行了评估,在置信度90%的情况下其可靠度下限达到了0.954。结果表明,在相同的系统级试验样本量情况下,评估结果比经典统计方法更合理。     

无人机气液压弹射装置的关键系统设计

无人机气液压弹射起飞是国际上一种先进的无人机发射技术。无人机气液压弹射装置是由许多关键系统组成，其中包括气液压能源系统、滑轮增速系统、滑行小车系统、卸荷控制系统、缓冲吸能系统等等，本文对几个关键系统的设计作了详细的介绍和讨论。本文的研究成果已成功应用于某型无人机系统的研制，也可为其它高速运动机械的设计提供新的思路和方法。     

Dynamics Analysis of Carrier-Based Aircraft with Off-Center Catapult Launch

In order to enhance the safety of the catapult launch of the carrier-based aircraft,the catapult launch multibody dynamic model is established aiming at the problem of off-center catapult launch. The whole catapult process including four stages which are buffering,tensioning,releasing and taxiing is taken into consideration and the body dynamics of the off-center catapult during each stage is analyzed. The catapult launch dynamic differences between the conditions only considering taxiing and that considering four stages are compared,and the effects of the different initial off-center distances considering four stages on the attitude,landing gear load and acceleration of the carrier-based aircraft during catapult launch are discussed. The results show that only considering taxiing may underestimate the dynamics of the carrier-based aircraft substantially. When taking four stages into consideration,the initial off-center distance has small influence on the aircraft dynamic characteristics during buffering and tensioning but has larger influence on that during releasing and taxiing. The increase of the off-center distance will cause the enhancement of the aircraft rolling and yawing,which may lead to the load difference between the left and right landing gears and the increase of the aircraft lateral acceleration. The establishment and simulation of the catapult launch multi-body dynamic model founded on buffering,tensioning,releasing and taxiing provide reference for the carrier-based aircraft design and analysis of the catapult launch dynamics.     

Dynamic Analysis and Optimization of Pneumatic Wedge-Shaped Launcher for UAV

The constitution,structure,working principle and launching process of the wedge-shaped pneumatic launcher of an unmanned aerial vehicle(UAV)are described.By simplifying its physical model,two dynamic models of the UAV launch system are established based on Lagrange equation and MSC.ADAMS,respectively.The curves of the acceleration and the velocity of UAV changing with time are obtained.The simulation results are compared with the experimental results to verify the correctness of the model.Then,the influence of the parameters on the launch is explored.Finally,the system is optimized.The maximum overload and the acceleration fluctuation are reduced.     

基于AMEsim的运载火箭保险阀系统性能可靠性分析

在论述分析保险阀性能可靠性重要性的基础上,运用商业仿真软件AMEsim建立了运载火箭保险阀的仿真模型。根据此仿真模型,提出了保险阀的性能可靠性分析模型,并运用响应面法计算了保险阀的性能系统可靠性指标,最后分析了随机变量均值的相对变化对性能可靠性指标的影响。     

超静定捆绑火箭传力路径的组合优化策略

为了获得新一代 大推力捆绑火箭捆绑方案的最优设计参数，针对超静定捆绑传力路径进行分析与优化设计。基于PATRAN的二次开发语言PCL对超静定捆绑火箭进行了参数化建模和仿真分析，并运用拉丁超立方试验方法对传力路径设计参数进行灵敏度分析。在此基础上提出了一种多目标粒子 群和序列二次规划算法的组合优化策略，确定了捆绑联接方案设计参数，实现了对捆绑联接装置和助推器结构载荷的高效优化。计算结果表明：组合优化策略能够将主捆绑联接结构的受力减少了30%左右，明显优于单独使用一种全局优化算法或局部优化算法的优化结果。本文研究成果将为新型捆绑火箭捆绑方案优化设计提供参考。     

推进剂贮箱液体晃动的仿真研究与验证

应用CFD软件进行了三维液体晃动仿真计算,得出了全部等效动力学模型参数,仿真结果与解析公式或试验结果符合得很好.还通过仿真计算进行了地面试验的相似准则分析,证明CFD对液体晃动仿真研究是可行的.通过仿真分析,可以获取异形贮箱的晃动特性,辅助和指导地面缩比模型晃动试验的进行.     

燃气发生器喷喉面积对导弹发射动力的影响

为提高潜艇的快速反应能力，必须使潜艇具备导弹变深度发射能力，则导弹发射系统就必须提供能量可变的发射动力。根据发射系统内弹道计算模型，针时燃气发生器喷喉面积对导弹发射动力的影响进行导弹运动参数、内弹道性能的计算与分析。在发射筒构造诸元和装填条件确定时．当燃气发生器喷喉面积在一定范围变化，导弹运动加速度、出筒速度以及燃气工质的做功能力发生相应改变。因此提出在喷管内设有一调节锥，通过改变调节锥的轴向位置来控制喷喉面积，以实现有限度的可调发射动力，并给出时应于某发射深度范围的喷喉面积调节范围。研究结果表明．通过控制燃气发生器喷喉面积，使潜射导弹发射动力得到有效调节，从而在理论上能实现导弹变深度发射。     

常规高超声速风洞模型自由飞试验发射装置设计与应用

自由飞模型发射技术是自由飞试验技术的关键技术之一。针对常规高超声速风洞,中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所对模型发射装置进行了详细设计与分析,并采用典型外形模型在某高超声速风洞上开展了模型自由飞试验（试验马赫数6.0）。试验结果表明:装置发射效果良好,模型发射后姿态平稳;根据不同风洞具体情况进行适应性尺寸改造,发射装置能够广泛应用于常规高超声速风洞自由飞试验。在发射装置结构设计时,模型的发射压力与发射速度应作为重要参数加以考虑;模型夹持器需根据模型的不同外形进行适应性设计。