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《哈尔滨工程大学》 2012年
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舰载机起降关键技术仿真研究

李新飞  
【摘要】:航空母舰/舰载机系统是现代航母编队作战系统的核心组成部分,作为舰载机的海上活动平台,航空母舰必须具备让舰载机起飞与降落能力,因此必须对舰载机在航空母舰上起飞与降落的关键技术进行研究。舰载机起降关键技术主要包括:滑跃起飞技术、弹射起飞技术、进舰引导技术、LSO技术、进场动力补偿技术以及着舰阻拦技术等。本课题针对其中的弹射起飞技术、进场动力补偿技术以及着舰阻拦技术进行仿真分析与研究,主要包含以下部分内容: 1.介绍了着舰甲板几何尺寸特点、海洋环境的特点与海浪模型,然后给出了工程意义下的甲板运动数学模型。针对着舰安全有重大影响的舰尾气流场,选择了具有工程实际意义的美军标MIL-HDBK-1797中的模型作为研究对象,对其进行了深入的分析与研究,利用空间功率谱和时间功率谱的转换方法,给出了自由大气紊流分量的滤波器形式,对舰尾流随机分量传递函数中含有时变参数的特点,提出了将其转化为状态空间的实现方法,解决了传递函数参数的时变问题。最后建立了舰尾气流场的仿真模型,并对仿真结果进行了深入的分析。 2.对舰载机弹射起飞方式的6个过程:弹射杆预张紧过程、弹射杆加载过程、弹射滑跑过程、前轮和主轮自由滑跑过程、主轮自由滑跑过程以及离舰起飞过程分别进行了分析,建立了一种基于前起落架载荷突卸的弹射起飞的动力学模型。讨论了在甲板弹射阶段的前起落架主要承力构件载荷振荡情况,并分析了其动力学特性,研究了弹射载荷突卸后前起落架突伸特性对弹射起飞性能的影响。讨论了舰载机离舰后起飞规律,分析了影响弹射起飞性能的因素。研究了舰艏气流场对弹射起飞的影响。最后讨论了剩余甲板长度的取值范围问题,并提出了一种剩余甲板长度的设计方法。 3.以舰载机自动着舰系统为例,首先分析了无动力补偿时,舰载机的航迹角无法对姿态角进行有效跟踪的原因。接着分析了舰载机自动着舰的纵向运动状态的特点,并建立其数学模型。由于滑模变结构控制对外部干扰和未建模动态具有很强的鲁棒性,本节采用滑模变结构控制方法设计进场动力补偿系统。为了消除利用离散指数趋近律方法设计控制系统的状态在原点附近的抖振现象,给出了一种改进的离散指数趋近律方法,并对该趋近律的到达性及趋近过程进行了深入的分析。然后使用该改进的趋近律,对进场动力补偿系统进行了设计。最后建立起舰载机纵向自动着舰系统的仿真模型,并将航母舰尾气流场模型加入到自动着舰系统综合仿真模型中,通过仿真分析了进场动力补偿系统的性能。 4.以国外现役航母上一种正在使用的液压缓冲式阻拦装置——Mark7Mod3型阻拦机为研究对象,对其组成及工作原理进行了深入的研究,并重点研究其核心部分——定长冲跑控制阀的工作原理,根据Mark7Mod1型阻拦机的控制凸轮型线等比例扩展设计了Mark7Mod3型阻拦机控制凸轮的型线,分析了质量选择器的作用,建立了舰载机阻拦过程的动力学模型。进行了不同质量、不同着舰初速度的舰载机阻拦仿真实验,并对仿真结果进行分析。根据舰载机阻拦仿真结果,讨论了舰载机阻拦过程的特点及约束条件,最后给出了一种阻拦装置主液压缸压强曲线的设计方法。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:V271.492

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【引证文献】
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【参考文献】
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