战斗机飞行姿态对最低安全救生高度影响的仿真研究

战斗机飞行员在飞机出现危险情况时采用火箭弹射座椅作为救生装备的主要形式,在低空不利姿态下弹射时,往往需要一定的最低安全高度来保证弹射救生的成功率,在座椅性能确定的情况下,最低安全救生高度取决于弹射时飞机的飞行姿态。为此,根据火箭弹射座椅的工作原理,针对弹射过程的不同阶段,建立相应的数学模型,用仿真计算的手段来研究不同飞行姿态对最低安全救生高度的影响,以期为飞行员如何选择正确的弹射时机提供一定的理论支撑。     

用影响因子评估弹射座椅多模态控制输入参数

为提供弹射座椅多模态控制输入参数选择的理论依据,通过计算机仿真,比较分析了俯仰角、滚转角、滚转角速度、下沉率、迎角、侧滑角等弹射启动时飞机状态参数对弹射轨迹(垂直方向)和安全救生高度的影响。参考评估期刊的影响因子,提出了安全高度影响因子法,并计算出在同等弹射条件下(速度和高度)各参数的平均影响因子,得出各参数对救生高度的影响程度及变化规律,确定了俯仰角、滚转角和下沉率是影响救生高度的三个主要参数。     

弹射救生数值仿真及不利姿态下救生性能分析

 国内弹射座椅救生性能预测分析主要依赖地面弹射试验。由于国内相关试验设备的缺乏,不利姿态下弹射座椅的救生性能很难通过试验获得,因此国内不利姿态下弹射座椅救生性能的分析研究比较薄弱。采用数值仿真的方法对弹射座椅的救生性能进行预测和分析,针对弹射座椅弹射过程的4个阶段分别建立了数学模型,其中自由飞阶段采用四元数法代替欧拉速率方程,以解决传统的六自由度方程出现的奇异性问题。采用四阶龙格-库塔法对数学模型进行求解,计算结果与地面弹射试验结果吻合较好。在此基础上,对某新型弹射座椅的弹射姿态轨迹进行计算,分析研究了弹射座椅在不利姿态下的救生性能,得到不利姿态下弹射座椅救生性能不佳的主要原因是座椅高速稳定性差以及飞机向下的牵连速度和飞机滚转角的影响,并根据分析结果提出了改善弹射座椅不利姿态下救生性能的基本方法。     

弹射救生程序控制的发展

自第二次世界大战后期出现弹射座椅以后,随着飞机性能的提高,弹射救生装备得到飞跃的发展,至60年代前期,国外敞开式弹射座椅已实现了零高度,零速度弹射,最大速度到1112公里/小时。然而,弹射救生成功率并不十分满意,尤其是低空和不利姿态的救生能力,因此提高低空、不利姿态救生成功率格外引人注目。除进一步改善各关键部件外,主要考虑设计与发展精确的程序控制机构,最大限度地控制合适的救生伞开伞时机,在不同高度、不同速度状况下,以最短的时间打开救生伞。     

某Ⅲ型飞机弹射救生联抛系统改进设想

某Ⅲ型飞机弹射救生系统采用新研制的HTY—4A(改)弹射座椅。该座椅与HTY—4A弹射座椅相比在低空性能等方面有了很大程度的提高,但由于某Ⅲ型飞机在舱盖联抛系统沿用了某Ⅱ型飞机的状态,在与HTY—4A(改)弹射座椅配套使用应对其进行必要的改进。本文从提高整个救生性能的角度,提出了利用HTY—4A(改)高温燃气对座舱盖抛放系统进行更改的方案,以期改进的座舱盖联抛系统能更好地与HTY—4A(改)弹射座椅相适应。     

提高低空不利姿态下弹射救生成功率的措施

论述了飞机弹射救生过程中飞行员死亡的原因,提出了提高低空不利姿态下弹射救生成功率的措施,并介绍了几种具体技术方法。     

轰炸机多乘员救生技术探讨

分析了轰炸机多乘员救生技术，重点介绍了B-1A轰炸机乘员逃生舱的构成、工作原理以及在设计初期阶段和设计阶段所做的一些更改，介绍了B-1B多乘员弹射的指令顺序、座舱乘员布置、座椅调节方法等，对比分析了两种救生方案的优缺点。最后指出了多乘员弹射救生仍需研究的关键技术及具体做法。     

风对弹射座椅救生性能的影响

 针对某型弹射座椅建立了考虑风速的弹射过程动力学模型。选取不同风速风向和不同弹射速度作为计算状态,对弹射救生过程进行数值仿真,根据仿真结果分析风对弹射座椅救生性能的影响。通过在低速和中速两个弹射速度下,前向风、侧向风和大气垂直运动对弹射座椅救生性能影响的分析可知:较大的逆风不但会降低伞衣充满的轨迹高度,而且会产生人伞系统的振荡和摇摆,对安全救生存在一定的影响;大气的垂直运动对弹射救生系统的救生性能影响最大,它直接影响到救生系统的纵向运动轨迹。研究结果表明:前向风、侧向风和大气垂直运动均会对弹射座椅的救生性能产生不利影响,在真实的弹射过程中必须考虑风速对弹射救生性能的影响。     

过载与弹射速度关系研究及神经网络实现

 弹射速度是弹射座椅双态程序控制的主要输入参数之一,其和弹射高度一同决定了救生伞的开伞时间。试验发现,在某些特定的条件下,弹射速度的测量会出现较大误差从而严重影响弹射救生系统的救生性能。提出一种根据弹射座椅出舱瞬间人椅系统体轴 x 方向过载( n_x )值判断弹射速度的方法。建立了人椅系统出舱阶段的数学模型,在MSC.EASY5基础平台上开发了模块化的仿真模型,并基于批处理原理进行了求解器设计。通过数值仿真,建立了平飞状态不同弹射高度及弹射离机质量下体轴 x 方向过载值与弹射速度之间的关系曲线。利用基于误差反向传播算法的人工神经网络,即BP神经网络实现了输入向量（弹射高度及体轴 x 方向过载）到输出值（弹射速度）之间的连续非线性映射。分析了不利姿态参数对关系曲线的影响,在满足工程要求的情况下,可以忽略其影响。用本文方法判断得到的弹射速度与地面弹射试验数据进行了比较,结果表明误差满足工程要求,可以作为弹射速度测量的一种余度设计。     

安全快速可靠"枭龙"/FC-1飞机的弹射救生系统

"枭龙"/FC-1飞机采用了国产新型舱盖微爆索破裂系统和第三代TY5B火箭弹射座椅组成的微爆索穿盖弹射救生系统,它大大提高了低空不利姿态下的救生能力.