基于卡尔曼滤波的理想着舰点垂向运动估计

为了满足无人机着舰的高精度需求,提高对航母运动的预报精度,研究了甲板运动预估技术。利用有理形式的成型滤波器引入白噪声作为系统输入,以拟合航母俯仰运动,运用卡尔曼滤波理论对航母甲板的俯仰运动进行了预估;并在此基础上,结合对甲板升沉及横滚运动的预估结果,实现对理想着舰点垂向运动的预估。仿真结果表明,能够有效将航母甲板的俯仰运动及理想着舰点垂向运动提前3秒预报,对提高着舰安全性有着重要意义。

大气扰动对舰载机纵向着舰点散布的影响分析

针对大气扰动具有的非线性和随机性特点,采用单因素方差分析法和决策树与线性回归结合法,分别对纵向着舰点散布的影响进行了定性和定量分析.研究结果表明,大气扰动各分量对纵向着舰点散布的影响有显著不同,且垂直方向的扰动分量对舰载机着舰点散布的影响更大.特别地,所提出的决策树与线性回归结合法显著提高了纵向着舰点的预测精度.

舰载机理想着舰点垂直运动的预估与补偿

理想着舰点的垂直运动是影响着舰精度和安全的一个主要因素,因此必须加强舰载机对理想着舰点垂直运动的同步跟踪能力。为此,提出对理想着舰点垂直运动的位置和速度信号进行预估和补偿的方法,将垂直运动的位置和速度信号经过预估和补偿后分别引入到纵向自动着舰引导系统和飞控系统的垂向速度通道中,使得舰载机可以准确跟踪理想着舰点的垂直运动,以减小甲板运动对着舰的影响。针对不同海况条件,对设计的补偿器和预估器进行仿真验证,并与其他方法进行比较。结果表明本文提出的理想着舰点垂直运动预估与补偿方法可有效地补偿由甲板运动引起的着舰误差,显著提高了着舰的安全性和精确性。

航母着舰系统发展趋势

介绍了常规进场和着陆引导系统的组成特点,以及目前国外航母着舰系统的组成和应用情况。为了提高舰载机在航母上着舰的安全性和可靠性,通过分析相控阵雷达具有探测距离远、跟踪精度高、跟踪稳定等优点,研究了相控阵雷达作为航母主要着舰设备的可行性,提出了一体化双波段雷达和JPALS组成的联合着舰系统是未来航母着舰系统的发展方向,具有广泛的应用前景。

菲涅耳光学助降系统稳定算法对舰载机着舰的影响

菲涅耳光学助降系统依据稳定方式对航母自身的六个自由度扰动运动进行补偿,此装置为舰载机提供光学下滑道,引导其进行安全着舰。理想着舰点的高度误差直接决定着舰载机能否成功着舰,而不同的稳定方式具有不同的波束方程会影响理想着舰点的高度误差。从波束运动的实际轨迹可以直观地比较在不同的稳定方式下舰载机飞行员跟踪波束的难易程度,同时利用理想着舰点高度误差这个评价指标可以有效地对着舰散布误差进行比较。所得结论发现,惯性稳定方式尽管可以最大程度地减轻飞行员的操纵负担,但这种稳定方式在中等海况下可能带来近20%的着舰失败率。

直升机着舰起落装置动力学仿真建模研究

提出了一种将甲板着舰点运动数据引入到起落装置动力学模型中的数学模型建立方法:根据直升机位置和姿态的变化解算出各轮空间位置和水平矢量,根据载舰运动情况和各轮空间位置解算出甲板预着舰点的高程和水平矢量,用机轮与甲板着舰点相对高度的负值近似当作轮架支柱总压缩量进而解算出各轮支反力,用机轮与甲板着舰点相对速度的负值近似当作机轮变形速率进而解算出各轮摩擦力。以某型飞行模拟器为样例机,建立了该仿真模型的实例。实际应用效果验证了所述理论及方法的有效性和实用性。

考虑杆臂效应与挠曲变形的全自动着舰技术

联合精确进近和着陆系统(JPALS)舰载组件旨在为最终进近阶段的舰载机提供自动着舰能力。针对由于舰船杆臂效应与挠曲变形的存在导致舰载机着舰定位精度下降的问题,开发了一种基于卫星引导的全自动着舰非线性化参数误差模型,结合舰船甲板运动及舰载机纵向飞行控制模型,评估舰船结构挠曲和姿态不确定性对着舰落点精度的影响。结果表明,杆臂效应与挠曲变形对着舰落点精度有显著影响,利用建立的误差模型以及飞行控制模型,能够将着舰落点精度有效控制在着舰标准之内。