舰载直升机端齿式折叠型尾水平轴系振动特性研究

端齿式折叠机构可以实现尾水平轴系的折叠,增加航空母舰上停靠舰载直升机的数量;同时,端齿式折叠机构对直升机尾传动轴系振动特性也会产生一定影响。建立了舰载直升机端齿式折叠型尾水平轴系动力学模型,求解分析了轴系各支承处振动响应。首先,分别基于有限元法与应变能法对折叠机构中花键连接部分及端齿连接部分进行等效简化,将花键连接部分等效为径向刚度及转角刚度,端齿连接部分等效为等效环,建立端齿式折叠机构的动力学模型,并通过与有限元仿真对比模态分析结果的方法以验证建模方法的准确性;在此基础上,将折叠装置动力学模型耦合到尾水平轴系中,建立折叠型尾水平轴系动力学模型,求解并分析了轴系振动特性。研究结果表明,各支承中,位移响应最大的在关节轴承处,最小的在主减输出端轴承处;振动响应与支承位置及其刚度阻尼特性有关。该研究可为轴系支承配置研究提供理论指导。

基于改进舰尾流模型和多层耦合分析的机载雷达测量建模

为提高复杂海洋环境中无人舰载机(Unmanned carrier-based aircraft, UCA)自动着舰时导航定位的准确性,研究舰尾流对机载雷达测量过程的动态影响问题,建立一种基于多层级耦合性分析的测量影响动态建模分析方法.首先,利用直接分解法和前向差分法建立一种基于离散化状态空间的时变舰尾流模型,以克服传统传递函数方法存在的局限性;其次,基于舰尾流各分量均与飞机飞行速度相关的客观事实,通过在时变系统中考虑舰尾流分量间的相互作用关系来构建一种更符合实际系统特征的分量自耦合舰尾流模型;紧接着,采用UCA姿态角变化能够改变坐标转换矩阵的思想,研究舰尾流与UCA位姿变化间的耦合联系,提出一种准确性更高的舰尾流对UCA位姿的深度影响模型;然后,以航母姿态变化对舰载雷达测量结果的影响模型为基础,通过考虑本研究场景的内在特性,建立UCA姿态变化对雷达测量结果的影响模型分析方法;紧接着,采用示意图方式获得位移变化对机载雷达测量结果的影响模型;最后,针对舰船受海洋大气(风、浪、流)干扰而出现失速这一现象,建立实际海洋环境中舰尾流对机载雷达测量结果的非线性非高斯影响分析模型.仿真实验研究验证了上述模型分析方法的有效性和优越性.

直升机海洋环境舰机动态适配性试验验证技术

舰载直升机以舰船为活动基地,随作业船舶在海上进行飞行作业,典型舰载直升机舰上起降(作业)平台见图1。在舰面作业时,直升机受载舰上方复杂流场和直升机/载舰气动干扰的影响,直升机发动机也可能会吸入自身排放的废气。受废气吸入的影响,直升机发动机的可用功率会下降,直升机在载舰上方的扰动流场中进行过渡飞行和状态调整的过程中,可能会产生瞬态的、较高的功率需求,相对陆上,舰上起飞着陆操纵更困难。

基于弹药挂载工作的舰载机保障作业调度

针对弹药挂载工作下舰载机保障作业问题,分析了弹药挂载作业与舰载机其他保障作业的约束关系,并基于保障资源约束,以舰载机保障作业完成时间和负载方差最小化为优化目标,建立了考虑弹药挂载工作下的保障作业调度模型。通过设计基于保障工序优先级的染色体片段编码方式,避免了大量不可行解的产生,提出了一种改进的NSGA-Ⅱ算法。以国外某型航母为例进行仿真分析,验证了模型与算法所得调度方案的可行性。

基于系统动力学的航母舰载机远海长航时有寿可修航材需求预测模型

针对现有需求预测方法不能较好地反映航母舰载机远海长航时航材消耗规律的问题,对舰载机远海长航时有寿可修航材需求进行分析,构建在长期驻舰保障模式下有寿可修航材携行需求的系统动力学(system dynamics,SD)模型。通过对模型的运行与仿真得到有寿可修航材的携行需求量,验证模型的适用性和可行性。结果表明,该方法对舰载机远海长航时有寿可修航材需求预测具有较高的指导价值。

舰载直升机舰机适配建模方法

舰载直升机以舰船为平台进行海上作业,甲板空间有限,且海浪运动导致舰船平台产生摇摆浮沉。此外,舰船空气尾流场结构复杂,影响范围大,以及直升机地效的影响。这些因素共同导致飞行员进行舰基起落时工作负荷增大,任务风险性增加。在真实场景下直接进行着舰训练风险极大,在此之前需要进行舰载直升机飞行模拟器训练降低风险科目训练成本减轻飞行安全压力。

舰载全自动挂弹车定位系统设计与实现

论文以图像识别技术和飞机全自动挂弹任务为应用背景,设计了一型基于OpenMV图像识别功能的舰载全自动挂弹定位系统。以OpenMV图像识别平台作为挂弹小车的机器视觉平台,通过阈值编辑器标定目标图形的颜色阈值,提取目标图形的中心坐标、距离等信息,然后将一系列动作指令发送给Arduino Mega 2560,从而驱动各个执行机构实现挂弹平台前进、后退、原地旋转、倾转、升降、夹取等功能,并创新地使用了双向通信功能,使得OpenMV与Arduino Mega2560进行数据交换,确保挂弹平台能够准确、高效地将导弹挂装至飞机机翼下方挂弹架上,实现全自动挂弹功能,同时该系统还设计了基本的LED人机交互功能,能够让操作人员清晰直观地观察到系统运行状态。该系统在大型舰船飞机挂弹任务保障场景中有较大的应用价值。

舰载机及其尾钩的动力学建模与分析

为了研究舰载机尾钩的动力学特性对阻拦结果的影响,建立了舰载机的平面运动刚体动力学模型和考虑尾钩纵向缓冲作用的尾钩空间运动刚体动力学模型。使用拉格朗日第一类方程建立了舰载机及其尾钩之间的转动副模型,进而构建了舰载机及其尾钩组成的系统动力学模型,将该模型与阻拦装置的系统模型联合组成了完整的阻拦动态仿真模型。开展了飞机的阻拦试验,并将试验结果与仿真结果进行对比分析,结果验证了舰载机及其尾钩动力学模型的有效性和准确性,揭示了尾钩特性对舰载机阻拦过载的重要影响。

障碍型弹药作用下舰载机着舰失效研究

针对舰载机在障碍型弹药封锁作用下的着舰失效问题,开展了舰载机着舰过程、障碍型弹药封锁作用原理及着舰失效关键区域分析,建立了舰载机着舰失效判据;在此基础上对舰载机着舰功能失效概率进行了研究,提出了失效概率计算公式。本文研究成果对舰载机在障碍型弹药作用下的着舰防护策略优化具有一定借鉴意义。

极地船舶直升机综合保障方法研究

为满足我国日益增加的极地船舶航空保障需求,有必要提出1套符合极地低温、结冰等极端环境条件下的船舶航空保障方法。该文通过对现行常用极地规范、标准及实船配置的研究,分析其与极地极端环境不相称之处,并借鉴国内外相关系统,提出针对性的改进方案。这些改进后的极地船舶航空保障方法,可有选择性地应用于未来极地船舶的设计和建造中。

基于改进遗传算法的舰载机弹药挂载调度

舰载机弹药挂载工作是舰载机弹药保障中的一个重要环节,传统的舰载机弹药挂载调度通常忽略工作中存在的约束。针对该问题,分析了弹药挂载工作中存在的约束条件,以所有舰载机弹药挂载时间之和为优化目标,建立了考虑舰载机起始挂载时间不同和弹药挂载空间约束的舰载机弹药挂载调度模型,并提出了一种基于染色体片段编码的改进遗传算法,避免了大量不可行解的产生,提高了算法求解效率。仿真分析验证了所提模型与算法所得弹药挂载调度方案的可行性。

母舰航空弹药转运流程规划方法

保障母舰舰载机波次循环出动作战是航空弹药保障能力分析的主要目标,针对舰载机挂载时间窗口、升降机阱口开启时间窗口和波次循环周期要求,构建弹药转运多阶段循环保障模型,对各阶段子循环保障效能进行深入分析,建立各子循环能力分析目标函数,形成航空弹药转运流程总体规划模型,并采用阶段划分法进行求解。仿真实例结果表明,母舰航空弹药转运流程规划方法符合工程实际,仿真结果可靠。

旋翼环境下基于载波差分定位方法的着舰引导应用研究

直升机着舰作为基于卫星载波差分定位的着舰引导应用组成部分,明显的特点是旋翼环境,研究旋翼环境下卫星载波相位差分定位对于该场景应用至关重要。本文首先对旋翼遮挡进行模型,从理论上分析旋翼遮挡对卫星信号的影响;介绍卫星信号环路跟踪质量检测方法,从信号强度和能量角度分析旋翼下卫星信号;再对RTK模糊度固定率影响因素进行分析,旨在设计具有高精度、连续性、可靠性和完好性的着舰引导性能;最后在实船着舰引导测试条件下给出测试情况分析。

航电产品印制板组件三防材料发展趋势

航电产品印制板组件在完成电子装配、测试调试等工序后,一般要求喷涂三防涂层等方式进行防护保护,使印制板组件具备防潮湿、防霉菌、防盐雾等特性,保障其能够在复杂使用环境中正常工作。现有使用的航电产品印制板组件三防材料在面向未来产品使用需求时,其固有缺点逐渐显现。随着三防新材料新工艺出现,这一问题可能会得到有效解决。本文介绍航电产品印制板组件防护总体要求与现有三防材料特点,结合近年来三防新材料的发展总结未来三防材料发展趋势。

舰载机模块化弹药调度方案优化设计

舰载机模块化弹药存储和调度是未来发展的主要趋势之一。模块化弹药调度与整弹调度相比,调度对象的数量成倍增加并且多了一个弹药装配环节,使调度工作的难度呈指数级增长。针对模块化弹药调度问题,建立以任务完成时间最小化和各舱室与升降机平均工作时间最小化为优化目标,以各模块调度次序、机器选择和调度起始时间为约束条件的舰载机模块化弹药调度模型,设计递推法计算任务完成时间,并使用改进的遗传算法对模型进行求解,结合模块化弹药特点优化多层编码方式,使染色体更加完整地表达弹药在各个阶段的信息。通过仿真验证,所提的舰载机模块化弹药调度方法生成的调度方案具有可行性。

基于禁忌算法的舰载机甲板作业动态调度优化算法

针对航母舰载机在保障作业调度过程中出现扰动事件,并打破原调度方案执行计划的情况,为及时获得新的优化调度方案,设计了舰载机动态调度优化算法。在禁忌搜索算法框架下,采用基于工序的调度排班方式作为优化邻域结构,并以部分映射交叉与普通映射交叉混合的交叉方式作为编码交叉策略,以双重禁忌方式作为禁忌表内容,最终实现实时调度。算法可针对调度过程中舰载机添加、舰载机故障、保障组添加、保障组故障以及某保障工序的完成时间提前或推迟等多种突发扰动事件,在原调度方案基础上,对调度方案进行快速、有效的更新。基于对静态甲板保障调度数学模型求解得到静态的调度优化方案,采用扰动事件模拟方法,利用动态调度策略获取重调度方案,验证了所提算法的有效性与可行性。

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。

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。

舰载机着舰侧回路时变风险权值矩阵线性变参数预测控制

针对舰载机钩索阻拦阶段,提出阻拦风险函数的概念和计算方法,通过离线计算获得时变状态权值矩阵和时变控制输入权值矩阵.采用时变状态权值矩阵可以实时调整各状态之间的变化关系,而时变的控制输入权值矩阵能够调整副翼和方向舵的输入峰值,避免出现输入饱和情况,提高横侧向自动着舰的效率和安全性.建立了时变的系统输出约束函数,增加了舰载机进舰阶段控制器的可解性.建立了基于状态偏差的舰载机横侧向着舰模型,针对舰载机上很多状态不能直接测量的特点,采用离线设计状态观测器的方法来估计舰载机的真实状态值,利用线性矩阵不等式求解系统最优解,通过舰载机自动着舰三维仿真模拟平台验证了算法的可行性.

舰载机动态调运系统的运行模型

为了科学预测舰载机在载机军舰上的调运过程,基于系统动力学理论,以舰载机在飞行甲板、机库、升降机之间转运与飞行后再次出动准备的流程为基础,建立舰载机动态调运复杂时变系统的存量流量图与数学模型,并以俄罗斯载机军舰的舰载机调运系统为背景,进行舰载机再次出动时挂弹、非挂弹两种方案的舰载机动态调运过程的实例验证.研究结果表明:该运行模型能够进行舰载机动态调运系统各个环节的预测,可为载机军舰上舰载机调运部门调运方案的制定提供理论依据与技术基础.