基于ADAMS的舰载机拦阻着舰仿真分析

通过建立舰载飞机-拦阻钩刚柔耦合动力学模型,在ADAMS动力学仿真软件中,根据等质量小车实验数据提出一种施加拦阻载荷的方法,对舰载无人机拦阻着舰进行刚柔耦合多体动力学仿真分析。分析得到拦阻过程中飞机机身过载的传递路径以及机身应力和应变的分布规律。仿真结果表明,这种仿真方法能够高效的模拟复杂-强非线性载荷耦合下舰载机着舰过程,为舰载机拦阻着舰过程研究及机身结构设计提供了参考。     

舰载飞机着舰拦阻动力学分析

提出了舰载飞机非对称、偏心着舰时拦阻力的计算方法，考虑了拦阻挂钩可在拦阻索上滑动的情况，建立了舰载飞机着舰动力学模型。进行了舰载飞机着舰拦阻仿真和分析研究，分析了着舰偏心距、非对称性对飞机着舰的影响。     

舰船运动及变形对飞机着舰冲击载荷的影响

把着舰飞机和舰体甲板作为一耦合系统，研究了舰体运动和变形对飞机起落架冲击载荷的影响．在分析中计及甲板在冲击载荷作用下的响应及舰体在波浪中运动对冲击载荷的影响．通过对某型号飞机及舰船计算表明，舰体运动和变形对飞机着舰冲击载荷影响很明显，起落架载荷系数超出陆基飞机的规范要求，陆基飞机不能用作舰载机直接在舰上着落．     

复杂海况下舰载机着舰的动力学研究

探究了舰载直升机着舰的动力学问题.首先提出了随机海浪信号的数学模型,利用舰艇的响应振幅算子(RAO),基于叠加原理分析出舰艇摇荡的运动规律,而后利用带有耗散能的拉格朗日方程建立着舰机身的动力学模型.通过结合经典的舰艇及舰载机的动力学模型,对舰载直升机着舰过程中的动力学特性进行模拟.最后通过运用Runge-Kutta法求解动力学方程得出了有效的数值解,并运用Matlab仿真软件对该动力学模型进行了验证.     

舰载机拦阻系统纠偏能力的仿真研究

舰载机着舰过程中,拦阻系统的纠偏能力关系到舰载机的飞行安全。为了研究液压式拦阻系统纠偏能力的产生机理、以及在偏心或偏航着舰过程中影响舰载机动力学特性的主要因素,本文在多体动力学框架下,建立了包含滑轮缓冲装置和钢索末端缓冲装置的拦阻系统动力学模型。仿真结果表明：舰载机在偏心偏航拦停过程中,拦阻系统具有自主纠偏能力,并且纠偏能力的动力学特性与航母甲板的材料属性、拦阻索的应力波动相关;缓冲装置能有效地降低拦阻索的应力峰值、减弱拦阻索的振动。本文所建立的拦阻系统多体动力学模型为其结构设计和参数优化提供了有效的计算方法,并可为评估拦阻系统的纠偏能力提供理论支撑。     

舰载飞机自动着舰仿真系统建模

舰载飞机自动着舰系统建模是现代航空母舰舰载飞机系统的关键技术之一,是构建舰载飞机着舰仿真系统的核心内容.围绕舰载飞机自动着舰引导和控制结构,分别建立了海浪和航母甲板运动、舰尾流、甲板运动补偿模型和舰载飞机引导控制等关键数学模型;最后采用模块化设计思想,按照舰载飞机着舰仿真系统各部分功能划分了软件模块,定义了各模块输入、输出关系;构建了仿真程序流程,完成了舰载飞机自动着舰仿真系统设计.     

拦阻索应力的仿真研究

舰载机着舰过程中,拦阻索的应力直接关系到舰载机的飞行安全。为研究拦阻索应力波传播规律,在多体动力学框架下,发展了基于绝对节点坐标法的具有接触碰撞功能的大位移索单元;并在此基础上建立了液压拦阻系统的简化模型。仿真分析尾钩两侧的索内应力是否相同。仿真结果表明,拦阻索受到冲击后舰载机的动能以横波和纵波的形式沿拦阻索向末端传播,并不断进行着反射叠加而产生应力峰值;由于纵波的传播速度远大于横波,从而使尾钩两侧的索内应力基本相同。此外,开发的拦阻索动力学模型可为拦阻系统的结构设计和优化提供计算方法。     

舰载直升机“舰面共振”动力学分析

为了解舰载直升机舰面开车状态的动力学特性,以某舰载直升机为研究对象,建立了全机多体动力学模型、起落架液压缓冲系统模型和旋翼减摆器液压模型,进行了全机"舰面共振"动力学仿真分析。研究了舰船横摇角、舰船运动周期、旋翼液压减摆器参数对直升机"舰面共振"稳定性的影响。结果表明:在"舰面共振"状态,旋翼液压减摆器节流孔参数对舰载直升机机身振动幅值有较大的影响,随着减摆器节流孔孔径的增大,机身振动幅值大幅增加,直升机不稳定转速区扩大;舰船运动周期对机身振动幅值和不稳定转速区几乎没有影响;在不稳定转速区之外,舰船横摇角对机身振动稳态响应幅值的影响较明显。进入不稳定转速区后,由于自激振动影响,机身大幅振动,舰船横摇角对机身振动幅值的影响不再明显。     

基于动态递归神经网络的自动着舰系统设计

为解决舰载机在终端进场过程中受航母运动和舰尾流扰流等不确定性因素影响,很难实现对航迹的精确控制,容易导致舰载机复飞和着舰事故这一问题,基于动态递归神经网络设计了自适应滑模控制器,并将其应用于舰载机纵向自动着舰系统.首先该控制方法采用动态递归神经网络实现未知非线性函数的逼近,可以及时有效地处理终端进场过程中由不确定环境因素引起的偏差扰动,保证舰载机沿理想下滑道安全进场;然后通过滑模面和自适应律的设计保证了控制器的稳定性和鲁棒性.通过仿真结果证明了该设计可以实现对理想下滑道的快速精确跟踪,减小了舰载机着舰偏差,提高了控制精度,最终实现了舰载机安全进场着舰.     

MK7-3阻拦装置拦阻特点分析

拦阻装置是辅助固定翼舰载机着舰的重要装备,其功能是使不同着舰重量的舰载机在相同的距离内停止在飞行甲板上。通过分析美国现役航母上MK7—3型液压缓冲式拦阻装置的工作原理,研究了拦阻参数调整、钢索振颤的消除以及如何减小钢索拉力峰值等阻拦特点。     

基于LQG/LTR的舰载飞机纵向自动着舰控制系统设计

LQG/LTR方法是一种设计优化动态控制器的现代状态空间技术。此方法具有良好的鲁棒性能和解耦特性。运用LQG/LTR方法设计了舰载飞机自动着舰控制器,并在考虑甲板运动和气流扰动的情况下,对纵向自动着舰控制系统进行了仿真设计与分析。系统仿真结果表明,控制系统实现了纵向指令的精确跟踪,具有良好的鲁棒性,满足舰载飞机纵向着舰控制的要求。     

水陆两栖飞机平静水面着水冲击载荷影响因素分析

在进行水陆两栖飞机结构设计和强度校核时,着水冲击载荷是主要载荷工况,是影响飞机结构强度的主要因素。水陆两栖飞机着水冲击过程是一个复杂的气、液、固三相耦合过程,影响因素主要包括:飞机几何参数、飞机运动参数、重量与重心位置、水面情况、飞机与水面遭遇位置等。为研究水陆两栖飞机平静水面着水冲击过程中各参数对着水冲击载荷的影响,以某型水陆两栖飞机为例,通过全机无动力模型平静水面着水冲击试验,分析了水陆两栖飞机着水冲击过程中运动响应和冲击载荷的时间历程,研究了水平速度、着水姿态、重心位置对水陆两栖飞机平静水面着水过载的影响。     

舰载飞机着舰撞击载荷实测技术研究

针对国内飞机起落架载荷测量中普遍存在的静标动测问题,从理论和机理上分析了静标定的应变法实测动态载荷存在问题的原因。同时,考虑到舰载飞机因定点着舰方式遭受严重的动态载荷,重点研究了舰载飞机着舰撞击载荷的静标动测问题。通过动态落震试验模拟飞机着舰过程,根据测力平台的实测载荷分析,获取了应变法实测载荷精度受动态影响的程度,提出一种改进的惯性修正方法,即:通过落震试验数据辨识质量矩阵,通过辨识的质量矩阵和实测加速度修正应变法的实测载荷。试验结果表明,改进的惯性修正方法进一步提高了垂向载荷的测量精度,显著提高了航向和侧向载荷的实测精度。     

基于小扰动动力学模型的舰载机复飞决策系统研究

从提高舰载机着舰安全性出发,提出了满足着舰安全要求的复飞准则,对基于飞机小扰动动力学模型复飞决策系统的实现技术以及复飞边界计算方法进行了研究,并以国外某型飞机为例,利用matlab软件对复飞边界进行了计算,并对复飞过程进行了仿真验证,结果表明基于小扰动动力学模型的复飞决策方法切实可行。     

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。     

甲板上舰载机牵引系统的行驶特性分析

对甲板上飞机有杆牵引系统的行驶特性进行仿真分析.考虑舰船横摇、纵摇和垂荡3个自由度的耦合运动对牵引系统产生的惯性力,建立三自由度时变、非线性牵引车-飞机系统动力学模型.借助Matlab/Simulink以及多体系统动力学软件,研究甲板上牵引系统的行驶特性机理,给出牵引系统在不同海况、负载状况、行驶速度等条件下的表现特征.理论分析和仿真结果表明:海况以及负载是影响舰载机牵引系统行驶特性的主要因素.当系统以不同速度行驶时能够很快地达到稳定状态,即使在侧风扰动后,仍表现出良好的操纵稳定性.     

舰载飞机弹射起飞性能研究

由于航母飞行甲板长度的限制，舰载飞机必须在短时间、矩距离内弹射（或滑跃）加速到离舰速度。弹射起飞过程中下沉量，离舰上升航迹是舰载飞机弹射起飞特性的主要评定指标。弹射志飞过程中，起落架在航空母舰上呈振荡状态，它的运动直接影响飞机的起飞离舰姿态角，从而影响下沉量和离舰上升航迹，研究了在固定甲板上，计及起落架伸缩运动的舰载起飞特性，并对重量、下降舵操纵等参数对舰载飞机起飞特性的影响进行了深入的研究。     

舰载机进场动力补偿系统设计

舰载机事故主要发生在着舰过程,而其主要原因是由于舰载机低速着舰时航迹控制不稳定引起的,进场动力补偿系统就是为了解决这一不稳定现象而产生的推力自动控制系统。为了克服舰载机低速不稳定问题,提高航迹控制精度,并减轻飞行员在着舰阶段的工作负荷,飞机系统中需要引入速度恒定进场动力补偿系统。采用 F/A－18A 舰载机参数建立舰载机纵向运动小扰动线性化模型,分析模型飞行品质,并引入飞机姿态控制系统来解决俯仰控制不稳定的现象并使飞机满足一级飞行品质,之后采用衰减曲线法设计 PID 参数完成对速度恒定进场动力补偿系统的设计,解决航迹角无法跟踪俯仰角这一航迹控制不稳定问题,最后又引入舰尾流的垂直稳态分量验证了系统的抗扰动能力。     

基于分支分析与突变理论的耦合动力学

过失速机动是现代先进战斗机的重要特征。飞机在大迎角过失速机动飞行时,会产生强烈的运动耦合、惯性耦合等复杂的非线性特性,传统的建模和控制方法都难以准确预测和全面掌握飞机的耦合特性。该文以非线性系统的分支分析和突变理论及相应的数值计算方法为工具,重点对现代先进战斗机急滚机动飞行时的惯性耦合现象和大迎角俯仰运动时的耦合现象进行了特性分析研究,有效全面地揭示了飞机的非线性动力学全局特性以及耦合动力学特性,预测了耦合现象给飞机带来的不利影响,并通过时域仿真验证了该方法的有效性,从而为控制律设计、改善飞机的飞行品质打下基础。     

自主水下航行器载荷侧向分离三维运动仿真分析

为了对自主水下航行器(AUV)载荷侧向分离安全性进行研究,建立了AUV载荷侧向分离三维运动模型.基于多刚体系统笛卡尔动力学理论,考虑了侧向分离过程中载荷与运载器之间的耦合运动关系,采用带拉格朗日乘子的多体系统动力学方程,建立载荷侧向分离三维运动模型;基于刚体动力学理论,采用牛顿-欧拉方法,建立AUV载荷侧向分离后载荷与运载器的单刚体运动模型.为避免求解过程中出现约束违约现象,采用约束违约稳定法对AUV载荷侧向分离多体系统运动方程进行处理,采用四阶龙格库塔积分算法对一定工况下载荷侧向分离运动进行仿真,结果表明所建立的AUV载荷侧向分离三维运动模型是有效的.