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。     

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。     

舰载机拦阻着舰机身动态响应仿真分析

舰载飞机拦阻着舰过程中,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.文中对某型号舰载无人机建立了舰载飞机-拦阻钩简耦多体动力学模型,根据等质量小车实验数据提出一种施加拦阻载荷的方法,同时考虑气动载荷的作用,利用ADAMS动力学仿真软件对舰载机拦阻着舰进行刚柔耦合多体动力学仿真分析,得到了拦阻过程中飞机迅速作低头运动随后保持相对平稳的姿态变化规律、机身纵向过载沿机身从后向前先急剧减少再缓慢增加的传递路径,以及机身应力和应变在与起落架、拦阻钩接位置处较大而其它位置处较小的分布规律.仿真结果表明,这种仿真方法能够高效模拟强非线性复杂载荷耦合下的舰载机着舰过程,为舰载机拦阻着舰全过程研究及机身结构设计提供参考.     

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。     

基于模糊神经网络的舰载机着舰动作识别方法

舰载机着舰动作识别是评估舰载机飞行员着舰调整技能的前提,对提供着舰训练反馈,提高飞行员着舰技能有重大意义。分析了舰载机着舰调整动作的特点,提出了一种基于模糊神经网络的舰载机着舰识别方法,用于实现小机动动作的识别。并以此为基础,讨论了该模糊神经网络的 Alopex 权值训练算法和识别结果聚类方法,最后利用人在回路的着舰仿真数据和专家识别结果对该算法进行了仿真验证,试验表明文中方法能够有效地实现舰载机着舰动作识别。     

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.     

航空母舰空气尾流的实验研究

航空母舰的空气尾流对舰载机的起飞、着舰有较大的影响,认清航母尾流对舰载机的干扰原因有助于提高舰载机起降的安全性.实验以"辽宁舰"航母的缩比模型为研究对象,在多功能循环水槽中研究其尾流结构.利用染色液流动显示技术和粒子成像测速技术显示和测量航母的尾流结构随航向角、流速和关键位置的变化.基于模型迎流宽度定义的雷诺数范围为2×10~4~4×10~4.研究表明,舰首滑跃甲板存在上洗气流且两侧产生流向涡,该涡结构对舰载机滑跃起飞时的升力产生影响;舰岛和舰尾后方存在着大量脱落涡,会对舰载机着舰时的气动力产生扰动,增加着舰操纵难度.     

基于M-V舰载机着舰风险的动态决策方法研究

为了降低舰载机着舰风险、提高飞行员和航母舰载机系统的安全性,提出基于均值-方差的舰载机着舰风险评估的动态多属性决策方法.属性值以三角模糊数形式给出,通过可能度和排序公式得到排序向量;依据各时刻排序值对期望排序产生的排序波动,进行条件分析,获得各组方案的排序结果.最后,通过对舰载机着舰风险实例的评测,证实了本文提出的决策方法的可行性.     

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。     

基于定常冲跑控制的阻拦过程动力学分析

为研究液压缓冲式阻拦系统实现不同型号舰载机定常冲跑控制的工作原理,提出了一种设计定常冲跑装置控制凸轮型线的方法,并建立了Mark7Mod3型阻拦机的数学模型,进行不同型号舰载机的阻拦仿真试验.结果表明:通过人工调节质量选择器,阻拦机能够将不同质量、以不同初速度着舰的舰载机在一定的距离内拦停,所设计的控制凸轮的型线是有效的.     

液压阻拦机定长冲跑控制规律优化研究

为研究阻拦机定长冲跑控制规律,对美国MK7-3型液压阻拦机进行了动力学建模,分析了舰载机安全阻拦着舰的性能指标及相关约束条件,提出最优加速度曲线,引入Hicks-Henne形状函数和遗传算法,对控制阀通流面积曲线进行了优化.讨论了飞机重量、进场速度和发动机推力对重量选择参数的影响和相应的修正方法,与原型机的对比显示优化后的控制规律更有利于安全着舰,提高了阻拦机的适用性.      

液压阻拦机定长冲跑控制规律优化

为确定舰载机最优阻拦定长冲跑控制规律,对美国MK7 3型液压阻拦机进行了动力学仿真,并采用Hicks Henne形状函数和最速下降法对定长冲跑控制阀通流面积曲线进行了优化.对不同质量、进场速度和发动机推力的舰载机进行了阻拦仿真实验,结果表明：优化后的定长冲跑控制规律能使不同质量、进场速度和发动机推力的舰载机均在相同的阻拦距离上停下来,且钢索张力和舰载机加速度变化规律合理,证明了本文所述优化方法的合理性和安全性.
     

飞机拦阻器的液压系统与性能仿真

主要介绍了所设计飞机拦阻器的液压系统的工作原理,该系统可使拦阻器在不需要外部动力的情况下,把飞机本身具有的能量转化成使飞机制动所需的能量·在所设计的液压系统中,通过使用特殊结构的元件,使一个纯机液系统具有一定的自我调节功能,可以用来拦阻具有较大质量、较大速度的飞机,也可以拦阻较小质量、较小速度的飞机·并通过仿真方法分析拦阻器的工作性能·所设计的飞机拦阻器可应用于我国的大多数机场     

基于三角模型的机场拦阻功能评估

机场工程应用中,拦阻系统是飞机滑出跑道时的重要安全保障,评价拦阻系统功能的有效性与可靠性对保证飞机安全尤为必要。以舰载机拦阻索为主要研究对象,将拦阻系统在拦阻飞机过程中的具体功能分为阻碍功能、缓冲功能、导向功能等,分别对以上三项功能建立量化指标,采用函数分析方法确定不同指标量化数值,与权重组合得到相应指标评价值;最后结合三角图论构建模型对拦阻系统进行综合评价,分析拦阻系统功能变化趋势,确定具体评价结果。以某机场拦阻系统为例,收集拦阻过程各项数据进行实例分析。评价结果表明：利用所建立的拦阻功能评价方法,可得到拦阻系统在具体拦阻过程中的各项功能评价数值,其中拦阻系统阻碍功能、非缓冲功能、非导向功能所得值依次为0.83、0.46、0.64,根据结果对拦阻系统有效性和可靠性变化趋势做出判断。研究结果可为拦阻系统功能作用评估提供参考依据。     

钢索张力自动调节装置的设计

目前在民用航空领域中仍然有大量基于长跨度软式传动的飞机在运营,对该传动机构进行合理的优化,有助于提高飞机操纵品质和安全性,并且在一定程度上降低运营维护成本。在该传动机构的基础上,通过设计钢索张力自动调节器,使张力自动调节到理想的工作状态集。     

永磁调节式磁流变阻尼器在拉索减振中的应用研究

斜拉桥拉索易发生风雨振动,在拉索上安装磁流变阻尼器是一种有效的减振措施.基于洞庭湖大桥拉索减振系统升级改造工程,对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了该磁流变阻尼器在不同档位、频率和振幅工况下的滞回曲线,计算了不同档位下的等效阻尼系数,评估了拉索安装阻尼器后获得的实际阻尼比.结果表明,安装永磁调节式磁流变阻尼器后满足拉索减振要求.永磁调节式磁流变阻尼器已成功应用于岳阳洞庭湖大桥,解决了该桥严重的风雨致振动问题.