舰载机弹射起飞六自由度动力学建模与仿真

根据舰载机弹射起飞的特点,考虑了舰船、舰载机及起落架之间的相互作用和甲板运动、海面大气扰流以及舰艏气流扰动对舰载机的影响;基于多体动力学理论,描述了舰船-飞机-起落架多体系统的耦联关系,建立了舰载机弹射起飞六自由度动力学模型。利用此模型,仿真了舰载机的弹射起飞过程。仿真结果表明,此模型能较完整地反映航母、舰载机和起落架之间的相互耦联关系,正确地描述了舰载机弹射起飞的动力学过程。     

舰载机弹射起飞动力学仿真与安全边界评估

为了研究影响舰载机弹射起飞安全性的因素,在舰载机弹射起飞动力学模型的基础上,设计了标准起飞航迹并进行了数值仿真。分别对航母、飞机、环境等参数对安全起飞的影响规律进行了仿真研究,然后对多种参数的组合影响进行了仿真分析,最终获得了安全起飞的边界参数。     

航母纵摇对舰载机弹射起飞下沉量的影响因素分析

为了研究舰载机弹射起飞过程中航母纵摇对下沉量的影响,提高弹射起飞的安全性,建立了考虑前起落架的舰载机弹射起飞动力学模型,分析计算了不同纵摇初相位下的离舰下沉量,并论述了其运动学成因。研究结果表明:在0°～90°的初相位下,离舰下沉量大于3 m,超过安全边界,其他初相位下均符合安全性边界条件;离舰航迹角的方向和大小决定了下沉速度和下沉量的大小;当离舰航迹角在0°附近时,离舰迎角的大小直接决定了舰载机下沉量的大小;离舰后失去地效,影响舰载机的升力系数,以致对下沉量的加速度变化有重要影响。     

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。     

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。     

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。     

舰载机弹射起飞控制技术研究

弹射起飞能有效提升舰载机的出动回收效率,促进航母编队作战能力生成。文中介绍了舰载机弹射起飞技术的发展历程,分析了弹射起飞的主要方式,阐述了舰载机弹起射飞的主要过程及影响因素,并分析了飞机弹射起飞不同阶段的运动特点及基本控制律,展望了舰载机弹射起飞控制技术未来的研究方向。     

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。     

舰载机总体设计主要关键技术概述

概述了舰载机(固定翼舰载飞机)总体设计中与航母(航空母舰)适配的起飞、着舰等的关键技术问题。文中还统计分析了国外现有舰载机单、双发动机布局的情况,以供舰载机设计中考虑起落安全性的参考。     

舰载导弹垂直冷发射系统哑弹砸舰问题研究

舰载导弹垂直冷发射技术广泛应用于多国海军舰艇武器系统,空中不点火导弹（＂哑弹＂）对载舰的危害是舰艇安全中必须要考虑的因素。考虑＂哑弹＂运动的主要影响因素为导弹出筒速度、出筒倾角和风速,据此建立典型舰载导弹垂直冷发射过程的＂哑弹＂弹道数学模型,计算在不同风速和风向、导弹不同出筒速度和载舰不同横摇角度情况下＂哑弹＂的运动轨迹,分析计算＂哑弹＂在各种因素及其组合作用下落到载舰上的概率。     

动基座近舰面流场数值模拟

航母尾迹流场对舰载机的着舰有较大影响,所以需要对其流场特点进行研究,分析不同状态下舰载机气动特性的变化。采用嵌套网格技术对航母处于垂荡状态下无人机的着舰进行了模拟。首先,利用SFS2舰船进行数值计算,验证了舰船流场的数值模拟方法。然后,对比了单独无人机定常与非定常计算结果,表明所建立的嵌套网格适用于无人机流场的模拟。接着,对航母单相流和两相流的流场结果进行了分析,结果显示甲板下方的流动对甲板上方流场没有大的影响。因此,忽略了水的影响只对航母在空气流场中的特性进行研究,结果表明航母尾迹非定常特性明显,静止航母下滑轨迹上的速度均处于周期性波动状态,且波动幅值随着远离航母而逐渐衰减;而在垂荡情况下航母尾迹变得更加紊乱,水平方向速度波动的周期性减弱,但垂向速度的波动幅值进一步增大。对于静止航母,无人机在不同时刻着舰气动特性的变化也存在差异;当航母处于垂荡状态时,无人机的升力和俯仰力矩在短时间内会有更大的波动。     

舰载机理想着舰点垂直运动的预估与补偿

理想着舰点的垂直运动是影响着舰精度和安全的一个主要因素,因此必须加强舰载机对理想着舰点垂直运动的同步跟踪能力.为此,提出对理想着舰点垂直运动的位置和速度信号进行预估和补偿的方法,将垂直运动的位置和速度信号经过预估和补偿后分别引入到纵向自动着舰引导系统和飞控系统的垂向速度通道中,使得舰载机可以准确跟踪理想着舰点的垂直运动,以减小甲板运动对着舰的影响.针对不同海况条件,对设计的补偿器和预估器进行仿真验证,并与其他方法进行比较.结果表明本文提出的理想着舰点垂直运动预估与补偿方法可有效地补偿由甲板运动引起的着舰误差,显著提高了着舰的安全性和精确性.     

Exploring mission planning method for a team of carrier aircraft launching

High-level efficiency and safety are of great significance for improving the fighting capability of an aircraft carrier. One way to enhance efficiency and safety level is to organize the carrier aircraft into combat effectively. This paper studies the mission planning problem for a team of carrier aircraft launching, and a novel distributed mission planning architecture is proposed. The architecture is hierarchical and is comprised of four levels, namely, the input level, the coordination level,the path planning level and the execution level. Realistic constraints in each level of the distributed architecture, such as the vortex flow effect, the crowd effect and the motion of aircraft, are considered in the model. To solve this problem, a distributed path planning algorithm based on the asynchronous planning strategy is developed. The proposed Mission Planning Approach for Carrier Aircraft Launching(MPACAL) is validated using the setups of the Nimitz-class aircraft carrier.Compared to the isolated planning architecture and the centralized planning architecture, the proposed distributed planning architecture has advantages in coordinating the launch tasks not only belonging to the same catapult but also when all different catapults are considered. The proposed MPACAL provides a modeling method for the flight deck operation on aircraft carrier.     

反潜直升机侧翼伴随巡逻搜潜建模与仿真

针对反潜直升机侧翼伴随巡逻搜潜阵位配置依据不足、实际对潜警戒扇面动态变化的问题展开研究。通过分析理想条件与舰艇编队规避机动2种情况下的敌潜艇鱼雷发射阵位,得出侧翼搜潜阵位配置的定量依据;根据舰艇编队航行中反潜直升机搜潜扇面的动态变化过程,建立了反潜直升机侧翼伴随巡逻搜潜的实际警戒扇面模型,并对兵力需求进行了分析。最后仿真计算了侧翼搜潜阵位的配置以及实际对潜警戒扇面范围。结果表明:配置单架反潜直升机于舰艇编队侧翼12nmile处,可对舰艇舷角60°~100°范围内的扇面实施有效对潜警戒。     

舰载无人机发射初始状态研究

首先,根据海浪、海风对舰船的作用,建立了准确而更符合实际的舰船运动模型.然后,引入了发射架在舰船上的位置和方向两个变量,得到了不同状况下舰载无人机的发射初始状态.最后,经数字仿真得出了各种因素对发射无人机的影响规律,为确定舰载无人机的安全发射范围提供了理论数据支持.     

侧向甲板运动补偿技术研究

 为提高着舰的安全性, 减小着舰误差, 研究了侧向甲板运动补偿机理, 设计了雷达测量轴跟踪滤波器, 导出了侧向甲板运动补偿指令模型, 建立了甲板运动补偿状态下侧向自动着舰导引系统结构配置, 仿真表明, 开发的甲板运动补偿技术可有效地补偿由海浪引起的着舰误差。     

Aeroelastic analysis of a shipboard helicopter rotor with ship motions during engagement and disengagement operations

An aeroelastic simulation of a shipboard helicopter rotor with ship motions during engagement and disengagement operations is investigated to explore the coupled dynamic behavior between the rotor and the ship. A finite element analysis based on a moderate deflection beam model is employed to capture the flap, lag and torsion deflections of the rotor blade. The ship is treated as a six-degree-of-freedom rigid body. By using the Hamilton?s principle, system equations of motion are derived based on the generalized force formulation. The responses agree well with the test data of the rotor blade droop stop impact and the transient aeroelastic response of the shipboard teetering model rotor. Parametric investigations illustrate that the ship pitch motion has significant influence on the maximum negative displacement of the blade tip. Additional over 25% increase of the tip deflection can be introduced by the ship pitch motion. The aerodynamic and inertial couplings between the ship motion and the rotor have significantly nonlinear influence on the transient aeroelastic response. Both terms should be taken into account in the coupled helicopter–ship dynamics model.     

海上雾霾天气下基于能见度的舰载机目视着舰风险评估方法研究

针对雾霾天气对舰载机目视着舰安全性的影响难以量化的问题,利用激光雷达在近海的能见度观测数据,反演海上雾霾天气下飞行员目视着舰的斜程能见度的状况,提出 1种基于能见度指标的目视着舰风险评估方法,将舰载机着舰过程中飞行员频繁的目测压力,转变为舰上数据测量、风险评估和应对措施等程序化工作,将定性的安全分析转变为定量的风险评估和安全指导,谋求在现有着舰控制模式下有效降低飞行员着舰压力,提升指挥引导效率,为低能见度下舰载机目视着舰训练提供理论依据和实践指导。     

舰载机弹射起飞及拦阻着舰动力学问题

 弹射起飞和拦阻着舰是舰载机的特殊动力学问题,弹射起飞过程中的起飞离舰姿态、安全离舰速度及离舰上升航迹;着舰过程中的下滑航迹标定及保持、啮合速度及拦阻滑跑;逃逸复飞能力等是舰载机起落性能的主要评定指标。这些指标与航空母舰的大气扰动、航空母舰的纵倾、横摇和升沉运动的影响密切有关。本文在探讨舰载机起落性能研究方法的基础上,进行了示例仿真研究,其计算结果与能取得的示例飞机的某些结果是一致的。