舰载飞机滑跃起飞动力学研究

论文摘要

滑跃起飞做为已经被广泛应用的舰载飞机起飞技术,具有许多突出的优点和广阔的应用前景。而目前我国在理论和试验各方面对滑跃起飞技术的研究还很不成熟。因此,对研究舰载飞机滑跃起飞时的动力学响应进行系统深入的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文首先从理论方面,简要阐述舰载飞机滑跃起飞过程,给出了描述滑跃起飞跑道斜坡形状的实用工程计算方法,并建立了包括起落架支柱运动在内的滑跃起飞每个阶段的运动方程。现在我国对滑跃起飞技术的研究只是理论研究,几乎没有试验数据。本文基于所建立的滑跃起飞每个阶段的运动方程,使用Matlab/Simulink软件对舰载飞机滑跃起飞的过程进行了仿真分析。分析结果与下文基于ADAMS建立的全机滑跃起飞虚拟样机的虚拟试验结果相对比,结果基本一致。简要的阐述了ADAMS/Aircraft模块中全机模型建立过程和三维跑道建立方法。以某型舰载飞机为例,创建了一个包括机身、前起落架缓冲支柱、主起落架缓冲支柱、前起落架机轮和主起落架机轮五大系统的全机装配模型。对飞机进行仿真,定量讨论了不同推重比、甲板出口角、起飞质量、甲板风和滑跑距离对滑跃起飞性能和起落架强度的影响。分析表明模型能很好的反应起飞性能,起落架冲击载荷很大,应加强起落架强度,综合各种因素优选甲板出口角,并根据起飞质量选择合适的滑跑距离。为进一步细化模型,综合研究各种因素对滑跃起飞特性的影响提供了较严格的动力学基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.3 本文研究方法和内容
• 第二章 舰载机滑跑起飞动力学模型
• 2.1 引言
• 2.2 模型的基本假设
• 2.3 坐标系定义及转换
• 2.3.1 坐标系的选取
• 2.3.2 坐标系的转换
• 2.4 舰载机上的力和力矩
• 2.4.1 起落架模型的选取
• 2.4.2 空气动力
• 2.4.3 发动机推力
• 2.4.4 重力
• 2.5 航空母舰斜甲板曲线
• 2.6 滑跃起飞动力学模型
• 2.6.1 三轮滑跑段
• 2.6.2 斜坡两轮滑跑段
• 2.6.3 主轮离地到能够正常平飞
• 2.7 本章小结
• 第三章 滑跃起飞的MATLAB 仿真
• 3.1 引言
• 3.2 仿真工具SIMULINK
• 3.3 程序流程图
• 3.4 编写程序
• 3.5 求解方程
• 3.6 本章小结
• 第四章 舰载飞机全机虚拟样机仿真模型建立
• 4.1 引言
• 4.2 飞机模型的建立
• 4.2.1 机身子系统的建立
• 4.2.2 前起落架子系统的建立
• 4.2.3 主起落架子系统的建立
• 4.2.4 轮胎子系统的建立
• 4.3 全机模型装配
• 4.4 甲板模型的建立
• 4.5 本章小结
• 第五章 舰载飞机滑跃起飞动态仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 起飞仿真分析
• 5.2.1 分析参数设置
• 5.2.2 仿真模型的校验
• 5.2.3 舰载飞机不同甲板出口角仿真分析
• 5.2.4 舰载飞机不同推重比的滑跃起飞仿真
• 5.2.5 起飞性能仿真结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文