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。     

舰载战斗机发动机适配性体系研究

为有效促进舰载战斗机发动机研发,参考国外舰载战斗机发动机研制经验,结合作战使用需求,系统梳理了舰载战斗机发动机适配性体系组成,重点围绕海洋作战适配性、海洋环境适配性、舰载使用适配性阐述了相关能力要求。在此基础上,提出了整机试验、陆基飞-发适配性试验和舰基舰-机-发适配性试验逐层递进的舰载战斗机发动机适配性体系验证考核方式。分析认为未来舰载战斗机发动机适配性工作应加强体系融合联合攻关,注重远海长航舰面维修保障能力设计,加快推进发动机舰载适配性标准规范体系建设。     

舰载机布局的机舰适配性设计研究

对固定翼舰载机布局的机舰适配性设计进行了研究,分析了飞机布局外形(含起落装置)在各种舰面操作时所面临的设计约束,结合国外舰载机设计使用经验给出布局适配性设计的分析思路,为舰载机总体布局的设计及优化提供依据。     

舰载无人机与弹射装置适配性问题研究

从工程角度,舰载机与弹射装置的适配性由机械接口适配性、操作流程适配性、起飞(含性能)适配性和环境适应性等4个方面构成。舰载无人机作为舰载机的一个分支,受到需求、技术成熟度与成本等多因素影响或制约,在上述4个方面与有人驾驶的舰载机相比,具有其特殊性。我国在舰载机特别是可被弹射起飞的舰载机设计领域仍处于初级阶段,本文针对舰载无人机与弹射装置的适配性进行讨论,以提高未来舰载无人机研制中相关技术的成熟度,加快型号研制进展。     

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。     

F-35C舰载机着舰试验分析与展望

随着航空技术的高速发展，舰载机设计制造的技术集成度和复杂度不断提高，与此同时，技术的可靠性和安全性也面临新的挑战，需要通过严密的试验来发现。与陆基飞机不同，舰载机主要以航母为平台遂行各项任务，其舰机适配能力直接影响战斗力生成，因此列装前要进行严格的舰机适配试验。由于舰载机着舰面临的难度和风险最大，着舰试验便成为舰机适配试验的核心环节。本文以美军F-35C舰载机着舰试验为例，分析了F-35C和“尼米兹”级航母的结构特点，从地面试验、陆基模拟着舰试验和舰基实际着舰试验三个方面分析了着舰试验各阶段的实施内容和过程方法，结合舰载机着舰训练实践总结其主要做法和成功经验，并对未来舰载机着舰试验的发展方向进行了展望，以期为我国开展同类试验提供有益参考。     

航母舰载机装备体系及指标论证方法

针对航母舰载机装备体系及指标论证的强体系和强舰载约束特征,以及多机种一体化保障要求高等特点,提出了基于模糊关系变换理论的体系论证方法,建立各型舰载机装备需求与任务需求之间的关系,结合航母编队作战使用特点以及航母甲板/机库空间尺寸约束进行迭代优化,构建舰载机体系结构和典型配置方案。同时,提出了基于舰载机作业流程仿真和舰载约束条件下的指标论证与优化方法,凸显编队体系作战、舰机适配性、海洋环境适应等特殊约束要素,形成系统科学的舰载机战术技术指标体系。在此基础上,构建了面向专家群决策的论证支持系统,并介绍了该系统的基本框架和运用流程。     

舰载机着舰控制综述

随着现代战争的发展,舰载机发挥的作用越来越重要,而舰载机着舰控制是舰载机控制系统的关键技术之一。详细介绍了舰载机着舰下滑过程、下滑过程中轨迹稳定性所面临的问题及改善措施,最后介绍了舰载机本体特性的非线性建模和线性建模的仿真结果,最后得出关于舰载机着舰过程中的七点结论,对于指导舰载机着舰控制系统设计和后续舰载无人机的研制有重要意义。     

多因素耦合的舰机适配性评估方法

舰机适配性是航母与舰载机研制过程中的难点,充分协调舰艇系统和飞机航空系统之间的复杂关系是发挥航母战斗力的关键。文章提出了 1种基于改进的熵值法与突变级数法的多因素耦合的舰机适配性评估方法。首先,进行指标选取,建立多因素耦合的舰机适配性评估指标体系,并根据突变级数理论确定指标体系对应的突变模型;其次,利用改进的熵值法计算各个指标的贡献率,提高排序结果的准确性;再次,利用突变层次结构模型进行舰机适配性评估;最后,以国外某型航母与舰载机为评估对象,验证新的综合评估方法的有效性和可靠性。文章提出的方法不需要对指标赋权,减少评估过程中由于赋权带来的主观性,为舰机适配性评估提供了新的思路。     

国外舰载飞机着舰进近适配性评估技术研究

通过对国外舰载飞机在着舰进近下滑中的操纵需求分析,提出舰载飞机着舰进近适配性的评估要求。在评估要求的基础上针对飞机在进近适配性方面相关的特性给出相应的飞行试验方法和分析方法,初步建立舰载飞机着舰进近适配性评估技术和方法。     

航母适配性的基本设计要求

从几何、结构、气动和机载子系统设备4个方面将舰载机与航母之间适配性的基本设计要求进行了论述,可为舰载机与航母之间协调设计提供参考。     

应用电磁弹射器的舰载机起飞性能分析

针对应用电磁弹射器的舰载机弹射起飞过程,综合考虑了电磁弹射器的推力、舰载机前起落架突伸力和载舰的运动,建立了舰载机弹射起飞的数学模型,并据此,分析了上述各种因素对舰载机弹射起飞安全性的影响,计算得到在满足舰载机弹射起飞安全准则的条件下,各种起飞因素应该满足的适应范围。研究分析表明：在风浪较大的恶劣天气条件下,通过适当地增加电磁弹射器的电磁推力和前起落架的突伸力,可以有效抑制舰载机的航迹下沉现象,确保舰载机的安全起飞过程。     

先进舰载战斗机腐蚀防护控制与日历寿命设计

舰载战斗机是航母编队战斗力的重要组成部分,但由于其复杂恶劣的服役环境,舰载机腐蚀防护控制与日历寿命设计问题已经成为限制海军航空兵战斗力保持与提升的关键难题。腐蚀防护与控制应贯穿舰载机全寿命周期,本文以此为总体思路,首先系统梳理了舰载机在综合设计、材料与涂料选择、制造与使用过程中腐蚀防护与控制的诸多要点与细节。然后针对舰载机日历寿命设计问题,在详述环境谱、加速谱编制原则、编制方法及基本构成的基础上,基于案例阐明腐蚀仿真技术是舰载机日历寿命设计的可靠高效手段,可为相关问题的后续研究提供创新思路。最后指出腐蚀监测是舰载机腐蚀防护控制过程中亟待解决的难题。     

舰载机人工进场着舰精确轨迹控制技术

进场着舰精确轨迹控制是舰载机设计的难点和关键技术之一。首先，对舰载机人工进场着舰轨迹及精确轨迹控制的应用需求进行了讨论，指出其必要性和直观的有益效果；随后，讨论了舰载机进场着舰精确轨迹控制的演变过程、发展趋势及涉及的等角下滑航迹率控制技术、进场动力补偿技术、直接力控制技术、DP（Delta flight Path）控制技术等关键技术；最后，讨论了舰载机进场着舰精确轨迹控制对减轻驾驶员操纵负担、降低触舰点分散度、减小触舰载荷等方面的收益。研究工作对舰载机的精确轨迹着舰控制系统设计具有一定的工程指导价值。     

固定翼舰载战斗机关键技术与未来发展

在大国竞争和国际战略环境激变的背景下,作战样式的变革、潜在的使用需求和先进技术的助推使得未来舰载机发展引向何处的讨论成为多方关注的焦点。本文在剖析固定翼舰载机发展主要驱动因素的基础上,梳理了支撑舰载机发展的起飞、着舰、一体化保障、环境适应性设计等核心关键技术的演进路径,并基于对未来智能技术、无人机技术发展的研判,针对未来舰载机作战使用涉及的有人/无人协同作战、多域协同、舰载航空体系化发展等问题进行讨论,提出了新一代固定翼舰载战斗机的主要能力和技术特征。     

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。     

固定翼舰载机的全机落震试验

固定翼舰载机的全机落震是飞机设计和研究的关键技术之一,舰载机应通过在试验室实施的全尺寸飞机落震试验,考核飞机在各边界着舰条件下的强度。飞机起落架和机身各部件应承受巨大的冲击载荷而不产生结构失效,以此验证机体的结构完整性。基于对飞机设计和试验规范的分析研究,本文给出了全机落震试验的分析方法和工程解决措施。     

基于任务的舰载机驾驶舱人为因素适航评估方法研究

军用飞机飞行安全的主要影响因素由技术因素向人为因素转变,特别针对舰载机的起降模式、飞行条件和视觉环境等特殊情景下,减少舰载机驾驶舱人为因素导致的飞行事故,对确保完成规定的飞行和作战任务,提高舰载机飞行安全水平具有重要意义。结合舰载机特点,通过对人为因素适航标准包括美军标、国标、国 军标、SAE等标准的分析,提出舰载机驾驶舱人为因素适航设计准则;根据飞机研制阶段的特点,提出基于任务的舰载机驾驶舱人为因素评估方法。该方法可为舰载机驾驶舱人为因素适航评估提供思路和方法。     

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。