舰载机着舰环境扰动影响及其响应分析

摘要

随着时代的发展,航母的重要性日益凸显,舰载机作为航母的主要攻击型武器其重要性不言而喻。然而舰尾气流以及甲板运动的存在,使得舰载机的着舰环境十分恶劣,这不仅增大了驾驶员的操纵难度,而且会引起较大的着舰偏差。因此,如何识别恶劣环境下扰动的影响,并通过控制消除或减小其影响是本文的研究目标。
　　文中首先根据美军标MIL-F-8575C给出的航母舰尾流模型对航母舰尾流扰动进行了数值模拟计算,得出了在水平和垂直方向上产生的的舰尾气流扰动,同时利用CFD技术对舰尾流场进行了模拟计算;基于Conolly线性理论建立了航母甲板运动数学仿真模型,并在不同海况条件下对航母甲板运动进行了计算分析。
　　以尼米兹级航母和某型舰载机为原型,建立了本文的航母动力学模型以及舰载机动力学模型,同时引入升降舵操纵系统以及发动机特性系统建立了舰载机的着舰模型,并根据舰载机在单位操纵输入下的响应特性分析了舰载机的操纵特性,仿真结果表明本文建立的舰载机模型不满足飞行航迹稳定性要求,基于此建立了舰载机的进场动力补偿系统。
　　建立舰载机着舰跟踪控制模型,基于经典PID算法,以内、外回路的形式实现对航迹偏差的控制,仿真结果表明:舰载机着舰控制模型很好地追踪了理想航迹的变化,达到了航迹纠偏的要求。
　　最后引入甲板运动以及舰尾流扰动,对舰载机着舰过程进行仿真,计算分析了装有着舰跟踪控制系统的舰载机在着舰过程中的响应特性,仿真结果表明航母甲板扰动影响得到有效抑制但舰尾流扰动影响抑制效果并不明显,因而建立了舰尾流的预修正模型,较好地抑制了舰尾流扰动对舰载机着舰的影响。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究方法及内容

第二章 舰尾气流扰动及甲板扰动计算分析

2.1 引言

2.2 舰尾气流扰动的计算分析

2.3 甲板扰动的计算分析

2.4 本章小结

第三章 舰载机着舰模型的建立

3.1 引言

3.2 航母系统的建立

3.3 舰载机系统的建立

3.4 舰载机着舰模型的装配

3.5 舰载机系统的操纵特性分析

3.6进场动力补偿系统的建立

3.7 本章小结

第四章 舰载机着舰跟踪控制模型的建立

4.1 引言

4.2 系统控制回路的确定

4.3 系统控制回路的建立

4.4 本章小结

第五章 各扰动影响下舰载机着舰响应分析

5.1 引言

5.2 舰载机着舰总仿真模型的建立

5.3 航母甲板扰动下的响应分析

5.4 舰尾流扰动下的响应分析及其修正

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文