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。     

舰面运动对弹射起飞特性的影响

探讨舰面运动（舰面纵摇、横摇和沉浮运动）对舰载飞机弹射起飞特性的影响，数值分析表明，舰面纵摇可使飞机离舰后最大下沉量增大较多，是舰面运动中最危险的因素，通过适当选择顶置升降舵偏角、增大油门、增大航空母舰前进速度、减轻起飞质量和限制起飞时舰面最大纵摇角等方法可较大地抑制飞机下沉、舰面沉浮和横摇对飞机离舰后最大下沉量影响比纵摇为小。但横摇使飞机离舰前滑跑困难，离舰后产生横侧振荡，飞机出现较大的航向偏角     

航母纵摇对舰载机弹射起飞的限制研究

舰载机在航空母舰上弹射起飞时易受舰面摇荡的影响，当航母在海浪作用下摇荡到一定程度时，就限制了舰载机的正常起飞，从海浪特性出发，通过对舰面摇荡运动的初步描述，探讨了舰面摇荡对舰载机起飞的限制范围，着重分析了舰面纵摇对舰载机弹射起飞的影响，确定了保护安全起飞的纵摇范围，从中得出一些有益的启示。     

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。     

舰面纵摇对弹射起飞性能的影响

研究甲板纵向摇动对舰载飞机弹射起飞性能的影响。利用国外某型舰载飞机的数据,对弹射起飞的几个重要参数进行了分析。结果表明:甲板纵摇对飞机离舰后的最大下沉量、迎角等参数影响较大,在舰载飞机设计和使用条件方面必须考虑甲板纵摇的影响。     

舰载飞机弹射起飞的机舰参数适配特性

舰载飞机与航母之间的参数适配特性是弹射起飞总体方案设计阶段的关键问题之一。针对舰面起飞的复杂环境,建立了舰载飞机弹射起飞的数学仿真模型。在此基础上,分析了各主要机舰参数对弹射起飞安全性的影响,并计算得到满足弹射起飞安全准则的主要机舰参数的适配值集合。研究结果表明:在弹射起飞过程中,增加弹射能量、前起落架突伸力和升降舵预置偏角均可抑制航迹下沉;在适配值集合内,随着弹射能量的增加,升降舵预置偏角的适配范围增大,前起落架突伸力的影响减小。     

舰船运动对某无人机发射安全的影响研究

探讨了舰面运动(舰面纵摇、横摇和垂荡运动)对舰载无人机火箭助推发射安全的影响。数值分析表明,舰面纵摇可能导致飞机起飞后撞上甲板,是舰面运动中最危险的因素。舰面横摇对飞机离舰后最大下沉量的影响相比纵摇为小,若无人机在甲板上布置的位置适当,则可以实现安全发射。     

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。     

舰载机弹射起飞建模与控制

舰载机弹射起飞过程由舰面滑跑和离舰上升两个阶段组成,各阶段舰载机的受力与约束不同。根据两阶段舰载机的气动特性和运动特性,建立了一种通用的舰载机纵向动力学模型确定其离舰速度、离舰迎角和预置舵偏角,从而选择合适的控制策略完成弹射起飞上升阶段的自动控制飞行。以某型机为例,建立了全量非线性模型,并在此基础上设计了离舰上升阶段的控制方案。仿真结果表明,该模型与控制方案具有较好的控制效果。     

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。     

阻拦索断裂对螺旋桨舰载机着舰安全影响数值分析

喷气动力舰载机着舰拦阻滑跑，如阻拦索断裂，其逃逸复飞的概率极小。螺旋桨动力舰载机零升阻力大，推重比小，其安全复飞的能力值得研究。本文基于建立的螺旋桨舰载机逃逸复飞仿真模型（含阻拦索工作模型、发动机动力响应模型、升降舵操纵模型与气动力的动力影响修正模型），数值模拟了E-2C舰载预警机着舰阻拦索断裂情况下，其逃逸复飞的过程。仿真计算显示对象飞机在不同气动力、离舰速度与舵面操纵逻辑状态下，其纵向动力学方程中敏感参数与航迹下沉量的动态变化，结合视频数据分析其复飞成功的原因。研究表明：动力对螺旋桨舰载机俯仰力矩与升力特性的影响是其逃逸复飞成功的关键。动力影响使对象飞机的俯仰力矩曲线上移0.15，8°迎角下纵向静稳定性减小85%，升力线斜率增大29.7%、最大升力系数增大39%。这显著改善了螺旋桨飞机逃逸复飞状态下俯仰操纵的敏捷性，升降舵操纵效率与失速特性。动力影响使螺旋桨舰载机可在较小的加速度、离舰速度与有限的留空时间情况下，迅速改变其航迹角，减小航迹下沉量，保证逃逸复飞安全。     

舰载机起降技术研究综述

舰载机起飞与着舰技术是舰载机设计过程中的两大关键技术。对舰载机的发展及关键技术进行了研究总结,研究分析了舰载机的起飞技术,着重分析了弹射起飞技术;对比分析了舰载机着舰技术,着重分析了自动着舰技术。最后对舰载机和起降技术的未来的发展趋势给出了分析和展望。     

舰载飞机下沉量计算及影响因素分析

根据舰载飞机的动力学方程,计算了示例飞机起飞离舰后的过舰首下沉量。对离舰速度、离舰迎角、飞机总重力、甲板风和预置舵偏度等影响因素作了计算和分析,最后确定了飞机的最小弹射末端速度。     

舰载飞机弹射起飞性能和影响因素分析

本文通过舰载飞机弹射起飞动力学的研究,并根据弹射起飞的过程和要求,提出了确定弹射起飞参数(弹射力、发动机推力和平尾偏角)的计算方法。文中对舰载机的弹射起飞进行了仿真计算。最后讨论了飞机的起飞质量,发动机推力、起飞迎角、襟翼偏角和甲板风航迹等对弹射起飞性能的影响.     

舰载机逃逸复飞安全性分析

舰载机着舰是整个飞行过程中最危险、最复杂的飞行阶段。一旦挂锁不成功,舰载机就要面临着逃逸复飞。舰载机的逃逸需要考虑舰艏扰流、航母运动、起落架特性等影响。建立了舰载机相对于斜甲板的运动方程,考虑舰面运动、舰艏扰流、起落架影响等因素,分析了不同扰流速度、纵摇频率、垂荡幅度对舰载机逃逸迎角、逃逸航迹和爬升率的影响。研究结果表明：舰艏扰流会使舰载机迎角增加上升速度加快。纵摇和垂荡对舰载机逃逸安全影响较大,为了保证舰载机逃逸的安全,应尽量选择在航母运动幅度小,周期长,并且处于舰艏上升阶段实施。     

舰速和风速对舰载机下滑着舰性能的影响

为了研究舰速、风速对舰载机下滑着舰时下滑角和下沉率的影响,从舰载机着舰过程的运动方程着手,通过着舰过程情景模型的建立,分析了舰速和风速对着舰性能的影响。结果表明,风速、舰速影响下实际下滑角和下沉率会变小,并与舰速、风速呈线性关系,该结论为舰载机下滑着舰提供了设计依据。     

舰载机起飞时机辅助决策系统建模

 由于航母扰动会影响舰载机起飞安全,而仅依靠个人经验决策起飞时机存在较大误差,因此提出了舰载机起飞时机辅助决策系统的概念并建立模型。通过分析航母运动对舰载机起飞的影响机理,选择飞机离舰爬升率作为评价起飞安全性的关键参数;结合舰载机起飞作业程序,确立起飞时机决策方法;在此基础上,利用人工神经网络的预测能力并结合有利/不利起飞时机的特征,建立舰载机起飞时机辅助决策系统模型。仿真结果表明,系统模型能够有效地为起飞指挥官提供辅助决策信息,提高舰载机起飞安全性。     

前起落架突伸对舰载机起飞特性的影响

研究了前起落架突伸的实现模式和突伸对舰载机起飞特性的影响，分别对四种突伸模式及突伸机构设计参数的作用进行了比较分析，结果表明，前起落架突伸对于减少舰载机离舰后的下沉和缩短飞机起飞滑跑距离有明显的作用。     

航母甲板运动对舰载机着舰影响仿真分析

分析了航母运动的主要模式;建立了甲板运动相关模型;分别仿真了在不同海况条件下,航母横摇、纵摇、垂荡运动对舰载机着舰的主要影响;基于仿真结果,分析了影响舰载机着舰安全的主要因素,为改进进舰和着舰操纵方法和引导技术提供参考。     

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。