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-拦阻器耦合系统动力学建模与仿真分析

拦阻过程是舰载机着舰过程中的核心环节。舰载机的着舰滑跑响应除受舰载机自身特性、起落架缓冲特性影响外,拦阻器的拦阻特性对舰载机着舰滑跑动响应也具有至关重要的影响。本文提出了舰载机-拦阻器联合仿真分析模型的建模方 法,建立了包含完整的MK7-3拦阻器刚柔耦合动力学模型和某型舰载机动力学模型为一体的舰载机-拦阻器刚柔耦合动力学系统。数值仿真分析结果表明,本文建立的舰载机-拦阻器耦合系统模型能够很好地描述舰载机着舰过程中与拦阻器之间的交互作用特征,舰载机着舰滑跑 数据的计算结果与实验结果吻合。     

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。     

CJ1飞机在湿和污染跑道上的起飞着陆性能分析

2009年12月中国民用航空局(CAAC)下发了咨询通告《航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定》(AC-121-FS-2009-33)。咨询通告给出了干、湿和污染跑道的定义并明确了相应的起飞着陆性能要求,强调了进行到达时着陆距离评估的重要性。本文结合法规对CJ1在湿和污染跑道的起飞性能和着陆性能进行了分析。     

着舰过程中风切变对PIO的影响

研究了舰尾风场作用下的舰载机着舰安全性问题。建立了风切变影响下的舰载机模型,研究了风切变在舰载机着舰过程中对驾驶员诱发振荡（Pilot Induced Oscillation, PIO）的影响,研究了重新构型的舵机速率限制器在舰尾风场环境中对PIO的抑制作用。仿真结果表明,舰载机在着舰下滑过程中风切变对PIO的影响有限,但会使舰载机突然出现短暂的“点头”现象,导致驾驶员以高增益操纵飞机,造成作动器速率达到饱和,从而诱发PIO。采用带反馈及旁通的舵机速率限制器与速率限制器前置滤波器相配合,对由飞机操纵系统中的非线性特性引发的PIO有较好的抑制效果。     

起飞阶段跑道入侵典型案例分析与预防措施研究

起飞是整个飞行过程中的最关键阶段之一,发生在该阶段的跑道入侵事件给航空安全带来了巨大的威胁。本文通过分析跑道入侵发生可能性与航空运输量增长之间的因果关系,论述了当前阶段研究跑道入侵防范手段的重要性;通过剖析国内、外跑道入侵典型案例,总结归纳了引发跑道入侵事件的主要原因和问题症结,并有选择性地介绍了国际上有关跑道入侵防范的建议措施。     

障碍物对运输机起飞性能的影响及优化

运输机起飞性能分析主要是根据飞机的性能、机场相关条件计算满足规章要求的最大起飞重量及相应起飞特征速度。限制最大起飞重量的因素很多,包括跑道条件、爬升梯度、结构强度和障碍物等,其中障碍物限制往往是很多机场最苛刻的限制,因此对障碍物限制的起飞重量进行优化关系到航空公司运行的安全性和经济性。本文通过分析起飞飞行航迹的定义和运动方程,给出了计算障碍物限制的起飞重量的基本原理和流程图,分析了不同改平高度对障碍物限制的起飞重量的影响,并以空客和波音的典型机型为例给出了不同改平高度对障碍物限重影响和起飞性能优化的结果。     

论中断起飞和继续起飞的决断

中断起飞是飞行中易引发事故的一种特殊情况。对中断起飞和继续起飞进行全面的,透彻的分析对于保证飞行安全,提高飞行员的专业素养有着重要的意义。以中断起飞和继续起飞的理论作为指导,经过分析,最终从操作上和训练上对解决中断起飞和继续起飞问题提出有效的见解。     

安全起飞和中断起飞的计算及实例分析

起飞性能的分析是确保航空公司安全和高效运行的关键。安全起飞和中断起飞的计算是起飞性能分析的主要内容。本文依据民航相关法规,提出了计算不同可用起飞距离和所需起飞距离的分段计算方法,给出了满足安全起飞和中断起飞的要求以及计算场长限重的工程方法。并以某机型在某机场跑道起飞为例,计算了各个可用起飞距离和所需起飞距离,给出了某条件下场长限重计算结果。     

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.     

CK-1M无人机双发助推器发射起飞的模拟试验

本文介绍CK-1M无人机是缩比为1/5的模拟无人机,安装在发射装置的短轨上,采用双发助推器进行发射起飞。以研究和分析双发助推器推力偏差对发射起飞过程中释放的选择、滑轨长度的确定、离轨安全和飞行姿态的影响。 发射起飞试验证明:有关双发助推器发射起飞模拟试验研究和分析方法是正确的,研究与试验结果具有良好的一致性。这些方法和结果均可作为无人机双发助推器发射起飞的设计依据。     

陆上弹射安全准则仿真分析

基于MATLAB仿真技术,对某型飞机建立起陆上弹射起飞模型,借助该仿真模型分析不同弹射参数(弹射末速度、弹射起飞重量和预置舵偏量等)对飞机弹射起飞安全性的影响。综合考虑各种陆上弹射起飞安全影响因素,提出陆上弹射基本安全准则,构建陆上弹射安全区域。研究分析表明:选取合适的弹射参数,满足弹射条件处于弹射安全区域内,则可确保飞机陆上弹射起飞安全,同时验证了陆上弹射基本安全准则的正确性。     

舰载机前起落架突伸的动力学分析

研究了舰载机前起落架的突伸运动，针对这个问题，文中建立了一个两自由度的质量－弹簧－阻尼器的力学模型。推导出突伸运动方程以及两种不同形式的双气室缓冲器的非线性气体弹簧力和油液阻尼力的计算公式，并通过对已有试验结果的验算说明了本模型的可行性，利用该模型，用数值方法分析，校核了某舰载机的初步设计方案，计算得到了前起落架突伸运动的位置，速度曲线，并给出突伸期间飞机在甲板上的滑行距离和攻角的增量。文中还讨论     

机头顶点对战斗机大迎角航向气动特性影响研究

就机头微扰动、表面粗糙度、机头顶点形状等因素对战斗机大迎角航向气动特性的影响进行了试验研究.结果表明:大迎角下飞机的航向气动特性对机头表面粗糙度和顶点形状较敏感,不同表面粗糙度和不同机头顶点形状使飞机大迎角下的侧向力和偏航力矩有较大差异,圆头机头对消除和控制飞机在大迎角下的侧向力和偏航力矩效果明显;机头颗粒和顶点细微不对称对大迎角下飞机的航向气动特性微扰动作用明显,使大迎角偏航力矩方向和极值基本确定.     

All-Electric Aircraft Nose Wheel Steering System with Two Worm Gears

As all-electric aircraft has many advantages,an aircraft nose wheel steering system would be developed to the all-electric direction.Concerning the control demand of the nose wheel steering system,based on the basic principles of nose wheel steering system and the design technique of mechanotronics,an all-electric aircraft nose wheel steering system,composed of a nose wheel steering mechanism of two worm gear and a control servo system of fly-by-wire with both steering and anti-shimmy functions is designed to meet the demand for operation control in the nose wheel steering system.Then,based on the LMS-AMESim software,the simulation model of the system is established to simulate the dynamics for the verification of its steering function.The simulation results indicate that the nose wheel steering system is reasonable,and can meet the requirements of the general project.Furthermore,the prototypes of the steering mechanism and control system are studied to validate the design,and the steering test bench is prepared to test the designed system.The test results,such as steer angle,rotate speed of motor are analyzed in details and compared with the theoretical results.The analysis and comparison results show that the design is reasonable and the property of the prototype can achieve the design objectives.     

喷气公务机总体参数和性能统计分析

按照飞机设计的基本原理，通过对现有喷气公务机总体参数和性能数据的统计分析，寻找它们之间可能存在的内在关系，得到了10个经验公式，包括使用空重与起飞重量、燃油重量与起飞重量、着陆重量与起飞重量、机翼面积与起飞重量、机翼面积与使用空重、机身长度与使用空重、内部容积与人重以及推力、巡航速度、后掠角、展弦比等一些组合参数之间的数学关系。另外还得到了推重比、翼载荷等常用参数的取值范围。这些统计结果为公务机概念设计提供了一些有用的数据。     

大型民机双作动筒式前轮转弯操纵系统设计与仿真分析

为了提高飞机起降性能,当前飞机起落架逐步发展为采用电传操纵技术。而为了满足对低速大转角机动和大转弯力矩的要求,现代大部分大型民机都装配了双作动筒式前轮转弯系统。本文以大型民机的双作动筒式电传前轮转弯操纵系统为研究对象,针对双作动筒式前轮转弯机构设计一种随动转阀式换向阀,以满足其在死点位置时液压源换向的要求;随后基于双作动筒式前轮转弯系统对操纵控制的要求,设计了集手轮低速大角度转弯、脚蹬快速小角度转弯以及减摆功能于一体的飞机前轮操纵电液伺服系统,并建立仿真模型,进行动态仿真分析,以检验系统的各项功能。仿真结果表明,系统能够满足工程使用的要求。     

基于分阶段跑道调度计划的停机位反推算法研究

以概率统计理论为基础,以不牺牲优化算法所得到的跑道利用率为目标,研究飞机退出停机位的时间调整量与退出顺序的变化关系,得到一种基于跑道调度计划的停机位反推算法,并对算法进行优化和分析。研究表明该算法能有效提高跑道利用率。