舰载飞机着舰拦阻钩碰撞及拦阻动力学研究

摘要

作为航母上舰载飞机着舰的主要设备，拦阻装置用于吸收并耗散掉飞机航向动能，强制飞机在较短距离内停机，保障人机安全。飞机着舰拦阻时，为使拦阻钩能够成功钩住拦阻索，必须控制拦阻钩与道面的碰撞反弹，拦阻装置有能力对不同质量和不同拦阻速度的飞机进行拦阻。本文针对上述问题进行分析，分别研究了拦阻钩碰撞、舰载型拦阻装置及飞机拦阻动力学问题，并以此为基础设计了钩纵向阻尼器及拦阻机阻尼油孔参数，主要工作内容如下： 分析了飞机着舰时拦阻钩接触道面反弹的成因，引入刚体碰撞理论，建立了飞机对称平面内拦阻钩初次碰撞道面反弹模型，研究了模型中各参数对拦阻钩碰撞反弹性能的影响。结果表明：拦阻钩反弹角速度与甲板角的余弦成反比，甲板凸起物将加大拦阻钩反弹角速度，道面的摩擦对拦阻钩的反弹影响较小。 在考虑舰载机降落平台纵、横摇的基础上，建立了飞机拦阻钩六自由度碰撞反弹模型。求解并分析了无缓冲阻尼下钩碰撞后的位移，提供了一种钩纵向阻尼器的设计方法。结果表明：因航母横摇，拦阻钩碰撞反弹后出现了左右的反转角速度及碰撞冲量，拦阻钩反弹后在自身重力作用下不能使拦阻索顺利上钩。通过选择合适的钩纵向阻尼器参数，可有效地控制碰撞后钩的反弹高度及长度，从而为索顺利上钩提供了必要条件。 以舰载型拦阻装置为例，分析了拦阻机能量吸收器的组成及其各部件的功能，探讨了飞机拦阻装置的设计方法。在考虑推力的基础上，建立了基于能量法的对中拦阻模型，给出了指标下的飞机拦阻力。在忽略拦阻索的柔性基础上，建立了飞机拦阻装置的动力学模型，并给出了飞机拦阻力关于定长冲跑阀阻尼油孔面积的方程。 分析了拦阻钩上索时索被冲击后的弯折现象和弯折波的传播性能。求解分析了钩在索应变动载下的运动，证明了必须具有防止钩上转冲击机身的措施。依据舰载型拦阻机的动力学模型，飞机在定长冲跑条件下拦阻时，设计了拦阻机阻尼油孔面积随主液压缸行程变化的曲线，得到了不同质量飞机的拦阻动力学性能，飞机拦阻力满足美军标要求。 建立了某型飞机的全机模型并对其进行了落震仿真分析。在定长冲跑条件下，对不同拦阻速度、不同发动机推力及不同着舰俯仰角下的飞机拦阻进行了仿真分析，得到了飞机的拦阻性能和飞机起落架在拦阻中所受载荷。通过对比不同工况下的仿真结果，分析并总结了不同的拦阻条件对飞机性能及起落架载荷的影响。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章 绪论

第二章 飞机对称面内拦阻钩碰撞反弹动力学

第三章 飞机拦阻钩碰撞动力学和钩纵向阻尼器性能分析

第四章 飞机拦阻装置性能研究

第五章 索应变下钩的运动及飞机拦阻力的确定

第六章 全机拦阻动力学仿真分析

第七章 总结与展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文