舰载机拦阻系统的动力学仿真分析

论文摘要

舰载机拦阻设备是航空母舰上重要的常务保障装备,此设备的作用是将具有一定能量的舰载机在较短的距离内拦停。因此拦阻设备的优劣将直接影响舰载机拦阻着舰时所承受的过载、飞机的拦停距离、拦阻索的拉力的变化,最终影响舰载机拦阻着舰效果,所以要对飞机拦阻着舰过程进行动力学仿真分析,以确定最佳的拦阻力变化规律以及拦阻设备的结构参数和输出相应拦阻力的控制方法,本文从拦阻力的设计、拦阻设备工作原理以及控制方法等方面进行研究论述。首先,对舰载机拦阻设备的应用、发展及研究现状进行综述,明确论文的研究背景及意义,针对舰载机拦阻着舰过程中过载程度,拦阻索拉力大小以及飞机拦停距离等均不能超过限定指标要求的特性,对拦阻力的变化规律进行设计,并对所设计的拦阻力进行仿真分析,以确定其是否能达到舰载机拦阻着舰的各项指标要求。其次,介绍了当前航母上普遍使用的MK7.mod3型液压吸能拦阻设备的构成及其工作原理,详细阐述了拦阻设备吸能装置的机械结构以及输出按一定规律变化的拦阻力的控制方法;建立了舰载机拦阻着舰的数学模型,明晰了拦阻设备的控制特性及工作原理。再次,设计了不同参数的舰载机在拦阻着舰过程中理想拦阻力的输出方法,从理论上推导出吸能器流量控制阀节流口面积的变化规律;应用MATLAB软件中的Simulink仿真组件建立了舰载机拦阻着舰过程的动力学仿真模型,并对仿真结果进行了验证校核和仔细分析;由于拦阻设备吸能装置采用机械控制方式,在本质上存有不足之处,为提高飞机拦阻安全性能和拦阻设备的工作效率,对吸能控制部件进行了改进探析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外飞机拦阻设备的现状
• 1.2.1 国内飞机拦阻设备的现状
• 1.2.2 国外飞机拦阻设备的现状
• 1.3 舰载机拦阻设备的研究情况
• 1.3.1 国外舰载机拦阻设备研究情况
• 1.3.2 国内舰载机拦阻设备研究情况
• 1.4 本文的主要研究工作
• 第2章 舰载机拦阻力变化规律研究
• 2.1 引言
• 2.2 舰载机拦阻着舰过程描述
• 2.2.1 飞机加速度在拦阻过程中的变化
• 2.2.2 飞机速度在拦阻过程中的变化
• 2.2.3 飞机位移在拦阻过程中的变化
• 2.3 拦阻力取值范围研究
• 2.3.1 拦阻索拉力指标对拦阻力的影响
• 2.3.2 舰载机过载指标对拦阻力的影响
• 2.3.3 舰载机拦阻力变化规律初步确定
• 2.4 舰载机拦阻力变化规律的分析
• 2.4.1 拦阻距离的分析
• 2.4.2 恒值段拦阻力的分析
• 2.4.3 拦阻力变化规律的初步确定
• 2.5 拦阻力的仿真分析
• 2.5.1 具体参量飞机拦阻着舰过程拦阻力的确定
• 2.5.2 建立按规律变化的拦阻力仿真模型
• 2.5.3 拦阻力变化规律仿真结果分析
• 2.6 拦阻力优化分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 舰载机拦阻着舰的数学模型
• 3.1 引言
• 3.2 舰载机拦阻系统的组成及工作原理
• 3.3 舰载机拦阻着舰各部分数学模型
• 3.4 舰载机拦阻着舰综合数学模型
• 3.5 拦阻设备控制特性分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 舰载机拦阻着舰仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 主要参数的确定
• 4.2.1 飞机参数的确定
• 4.2.2 滑轮组参数的确定
• 4.2.3 流量控制阀的位移规律
• 4.3 斜向流量阀节流面积的变化规律
• 4.3.1 流量控制阀节流口面积的变化规律
• 4.3.2 节流口面积变化规律的曲线拟合
• 4.4 舰载机拦阻着舰过程的仿真分析
• 4.4.1 建立飞机拦阻着舰仿真模型
• 4.4.2 仿真效果分析
• 4.4.3 仿真结果校验
• 4.4.4 速度偏差仿真分析
• 4.4.5 质量偏差仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 吸能装置改进探析
• 5.1 引言
• 5.2 先导式电液比例节流阀简介
• 5.3 拦阻设备吸能装置的改进
• 5.4 仿真效果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢