某无人机弹射起飞动力学分析与安全性研究

针对新型无人机设计初期技术人员关心的弹射方式的结构参数与布局形式的选型问题,以某无人机为研究对象,建立了无人机弹射起飞动力学模型。在此基础上分析了弹射杆长度、弹射杆机身安装点等主要参数对无人机弹射起飞安全性的影响,仿真结果表明:弹射杆长度增加、安装点距无人机质心水平距离减小、垂直距离增加均可增加弹射过程无人机俯仰角,减小前起落架轴向载荷及振荡,能够有效提高弹射起飞安全性;当弹射杆长度增加至800 mm,安装点距无人机质心水平距离减小至289 mm,垂直距离增加至365 mm,会有前起落架提前离地的风险;当安装点距无人机质心水平距离增加至589 mm,垂直距离减小至265 mm,前起落架会出现突伸现象。

舰载机弹射起飞试验试飞技术研究

弹射起飞具有弹射机型范围广、出动效率高、工作可靠、抗御风和航母摇晃等外界干扰能力强的优点。目前,世界上只有美军和法军航母采用弹射起飞方式,其中尤以美军舰载机弹射起飞技术最为成熟。该文根据国内外相关文献和资料,提出弹射起飞的安全评价准则和影响因素,在此基础上,结合国外弹射起飞经验,重点对舰载机弹射起飞试验技术进行研究,主要包括舰载机弹射包线、陆上弹射试验、舰上弹射试验等相关内容,可为开展舰载机弹射起飞试验提供技术参考。

舰载飞机弹射起飞动力学研究进展

舰载飞机弹射起飞过程载荷大、加速度大、距离短、时间短,且受航母运动、气流扰动等条件影响,存在复杂的强非线性多学科动力学耦合问题。文中对舰载飞机弹射起飞动力学问题及研究现状进行概述,包括弹射拖曳动力学、弹射突伸动力学、机-舰-气流综合效应以及弹射起飞前起落架振动问题,并指出了需要进一步研究的几个关键技术问题。

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 ,确定了保证安全起飞的纵摇范围 。

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。

考虑载荷突卸的舰载机弹射起飞动力学分析

为了分析舰载机弹射起飞过程中的动力学特点,建立了一种考虑前起落架载荷突卸的弹射起飞动力学模型.研究了在弹射开始时由于牵制载荷突卸而引起的前起落架沿着垂直方向的快速振动现象,并分析了该现象的动力学成因;研究了在弹射末端由于弹射杆载荷突卸而引起的前起落架的快速突伸规律,分析了各种参数对前起落架突伸的影响.结果分析表明:为了减小前起落架支柱受力的波动峰值,应适当增加弹射杆长度和牵制杆长度,及牵制杆最大破坏力值;但为了降低弹射起飞难度,应适当减小弹射杆长度.

复杂环境下舰载机弹射起飞环境因素建模分析

舰载机弹射起飞过程复杂,受到甲板运动、舰首气流、地面效应等复杂环境因素的影响.通过构建甲板运动模型、甲板风模型和地面效应模型,描述了弹射起飞过程中复杂的外部环境,并视为附加项加入到常规飞机方程中,建立了舰载机弹射起飞模型.研究表明:地面效应不利于舰载机弹射起飞;甲板风与舰首气流可抑制航迹下沉;舰面运动对舰载机离舰后下沉量影响很大.

舰载机弹射起飞上升段控制律研究

针对舰载机的安全弹射起飞要求,研究了弹射起飞上升段控制律设计问题。分析了常用弹射装置原理以及弹射起飞的工作流程。构建了弹射起飞过程中的上升段相关数学模型,包括某型舰载机的纵向模型、前起落架突伸结构和阵风模型。设计了舰载机起飞离舰后上升段的飞行姿态控制律,在仿真中将加速滑跑阶段的各种因素转化成初始条件,同时分析了阵风干扰对上升段飞机飞行特性的影响。仿真结果表明:设计的姿态控制律可以改善舰载机在离舰上升段的姿态,抵抗气流干扰等因素的影响,提高弹射起飞的安全性。

舰载机偏中心定位弹射起飞动力学分析

考虑起落架缓冲和轮胎弹性,建立了六自由度偏中心定位弹射起飞数学模型,研究了偏中心定位弹射起飞过程中飞机姿态的变化,分析了不同初始偏心距离对起落架载荷的影响。结果表明:初始偏心距离对弹射过程中飞机的俯仰运动影响较小,而对滚转和偏航运动影响较大;相对于滚转运动,偏航运动有更明显的衰减趋势;滚转运动导致两侧主起落架载荷差异随初始偏心距离的增大而增大。

舰载弹射起飞多体动力学仿真张量模型

舰载机弹射起飞过程复杂,目前完整考虑舰船、舰载飞机和大气运动及其相互作用的仿真模型尚未见到。将舰船、飞机、起落架等视作具有独立质量的多运动实体,基于张量理论建立了弹射起飞过程的全量多体动力学仿真模型。通过张量模型在不同坐标系的投影方程,分析、描述了多运动体之间的耦联关系。并考虑舰船运动、诱导风场等对舰载机的作用,通过某舰载机弹射起飞的仿真结果曲线,描述了舰载飞机弹射起飞过程的特殊动力学行为。

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。通过适当选择预置升降舵偏角、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。利用算例飞机自身的控制系统可较快地抑制飞机振荡。舰面运动还使起落架振动加剧。在舰载飞机设计和使用条件方面必须考虑舰面运动的影响。

舰载机弹射起飞六自由度静平衡分析

静平衡状态是弹射起飞动力学分析的初始条件,也是进行弹射起飞动力学建模的基础。将舰船、飞机、起落架等视作具有独立质量的多运动实体,并分析描述它们之间的运动耦合关系,建立了舰载机静平衡状态下的六自由度数学模型,考虑了航母运动和甲板风以及海面气流扰动对飞机的影响。利用这一模型仿真计算了在不同情况下舰载机的静平衡状态,并分析了不同情况下舰载机的运动规律。计算结果与实际情况吻合,为舰载机弹射起飞六自由度动力学分析奠定了基础。

弹射起飞和拦阻着陆冲击试验方法探讨

目的研究舰载机机载装备弹射起飞和拦阻着陆冲击试验的工程实现方法。方法从GJB 150.18A—2009、MIL-STD-810F/G及其提供的实测数据出发,分析弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷特征,对几种常用试验方法的工程实现进行探讨和比较。结果弹射起飞和拦阻着陆冲击具有瞬态、交变、低频、大位移、高速度等特征。阻尼正弦波方法的实施路径比较明确,复杂波形再现方法实施路径比较模糊且复杂,超长脉冲半正弦波方法具有多种局限性,前两种方法的速度、位移都较大。结论阻尼正弦波方法较复杂波形再现方法更容易实现,但两者都需要大位移、高速度的专用冲击试验设备和适当的波形处理技术,超长脉冲半正弦波方法在前面两种标准推荐方法能够实现时,不建议使用。

考虑弹射起飞的航母剩余甲板长度研究

为了分析弹射行程结束之后剩余甲板长度的范围问题,建立了一种考虑舰载机前起落架突伸作用的弹射起飞动力学模型。对甲板弹射起飞阶段的动力学过程进行了仿真分析,从前起落架突伸作用的角度设计了最有效剩余甲板长度;对离舰起飞阶段进行了仿真分析,从舰载机下沉量的角度设计了最小剩余甲板长度。最后综合考虑前起落架突伸作用和下沉量,提出了一种剩余甲板长度设计方法,并得到了仿真结果的验证,具有重要的现实意义和工程价值。

舰载飞机弹射起飞过程中的几个问题

本文着重研究舰载飞机在甲板起飞时采用一种弹射起飞所出现的一些问题:(1)地效对舰载飞机起飞时下沉量的影响;(2)起飞姿态和起落架突伸问题;(3)前起落架载荷与起飞特性的关系。

舰载飞机弹射起飞自动控制上升的飞行特性

根据舰载飞机弹射起飞上升段的纵向动力学方程和迎角自动控制的升降舵偏角调节规律，计算了Ａ－６飞机的迎角、俯仰角、飞机重心垂向位置等随时间的变化。确定了传递系数ｋα，ｋθ的合适范围。讨论了以最大容许的下沉量作为约束的指令迎角的量值。提出了舵面偏角调节规律的一种设计方法。

有浪条件下舰载机弹射起飞建模研究

有浪条件下,航空母舰的摇摆会影响舰载机的安全起飞。对有浪条件下舰载机弹射起飞过程受力、运动情况进行了分析。采用柔性起落架来实现航空母舰与舰载机之间的干涉,建立了模块化的仿真系统并研究了中等海况下航空母舰的摇摆对舰载机弹射起飞的影响。仿真结果表明,中等海况下纵摇是导致下沉的主要因素,最大下沉量可达15 m;横摇导致最大下沉约0.2 m;垂荡导致最大下沉约1 m;横摇会导致明显的横侧向运动;纵摇、横摇、垂荡均会导致起落架最大载荷显著增大。

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。

舰载机弹射起飞纵向过载研究

为了分析舰载机弹射起飞过程中飞机纵向过载问题,在建立了弹射预紧阶段静力模型、弹射滑跑阶段的动力学模型、自由滑跑阶段动力学模型、航母弹射器模型的基础上,提出了舰载机弹射起飞纵向过载动力学模型。以某型飞机和弹射器为例,搭建仿真框图进行仿真计算并给出了飞机纵向过载与冲程的曲线,通过对仿真结果的分析以及与试验数据的比较,能够为蒸汽弹射系统设计提供有价值的参考。