舰载机着舰过程仿真及下落点分析

舰载机着舰是飞机整个飞行过程中的关键环节,受到舰船的运动和海上的大气紊流扰动,是事故多发环节。本文对舰载飞机的着舰环境建立了数学模型,提出了一种基于推力补偿系统与自动驾驶仪系统交联的控制方法,通过仿真比较角稳定和点稳定2种光波束引导着舰方案,得出着舰终端误差。研究成果对于舰载机的着舰引导具有参考价值。     

舰载机阻尼着舰动力学建模

为了解决现有舰载机阻尼着舰动力学模型着舰时间较长与滑跑距离较远的问题,提出舰载机阻尼着舰动力学模型研究。采用转换方法对着舰坐标系进行选取转换,依据舰载机着舰运动学方程对舰载机进行模型化处理。根据模型特点对起落架结构进行简化,在此基础上依据刚体碰撞理论对阻尼着舰碰撞模型进行构建,并对阻尼着舰动力进行分析,实现舰载机阻尼着舰动力学模型的构建。通过实验得到,相较于现有的舰载飞机阻尼着舰动力学模型,构建的舰载机阻尼着舰动力学模型极大缩短了着舰时间与滑跑距离,充分说明构建的舰载机阻尼着舰动力学模型具备更好的性能。     

随机高级 Petri 网对某型舰载机编队着舰起飞过程的动态仿真

舰载机编队着舰是一个典型的动态行为过程，航母甲板可看作是单跑道的降落（起飞）平台。Petri网是对离散事件动态系统进行分析建模的重要工具，利用其动态性可对舰载机编队着舰的进近过程进行描述。文中介绍了几种Pe‐tri网的定义，分析舰载机着舰流程，建立进近终端区模型，通过Petri网仿真器模拟动态效果，并给出结果。     

弹射中舰载机快速传递对准技术

舰载机弹射过程中的高加速度有利于提高舰/机惯导的传递对准速度,但高速运动带来的误差也会影响传递对准的性能。本文对舰载机的弹射流程、拖拽方式、弹射时间、弹射过程中线运动及角运动规律等进行分析,从舰载机弹射时间、舰机相对运动规律,及基准信息来源等对传递对准匹配方法的约束,基准信息精度与品质、动态杆臂误差,及大失准角误差等方面对传递对准性能的影响等,论证实现舰/机惯导传递对准的可行性,提出相应的传递对准方案,并提出各种干扰误差的相应补偿方法。研究表明,舰/机惯导弹射中,基于速度匹配的传递对准方法,可以实现舰载机紧急起飞情况下的快速初始对准。     

基于极短期运动预报的舰载机着舰过程仿真分析

[目的]舰载机着舰过程是其整个飞行过程中的一个关键环节,由于受到舰船运动的影响,技术难度较大。[方法]基于舰船极短期运动预报,开展舰载机着舰过程的仿真研究。首先,基于传统的舰船极短期运动预报方法,采用波形匹配和仿射变换,提出一种最优预报算法的确定方法;然后,建立基于光波束导引的舰载机着舰导引系统模型,并提出3个衡量着舰导引系统性能的终端误差指标;最后,开展舰载机着舰过程的仿真研究,分析舰载机对光波束运动轨迹的跟踪偏差及落点分布,得到着舰终端误差。[结果]由仿真结果可知,舰载机的着舰点相对集中,大多位于理想着舰点范围内,着舰终端误差满足着舰引导系统规范的要求。[结论]研究成果对于舰载机的着舰引导具有参考价值。     

舰载机动力补偿系统设计

大型军事舰船,特别是具有战斗机运载能力的舰船(航空母舰等)是一个国家非常重要的战略力量,对保卫国家海上领土有重要意义。舰载机是指以航空母舰等为基地的飞行器统称,按照机翼结构可以分为固定翼飞机和直升机等形式。舰载机的起飞与降落问题一直是军事领域的重点和难点,本文的研究对象是舰载机在着舰时的动力补偿系统,该系统的主要作用是保证飞机器在着舰时具有合理的速度和加速度,保持稳定、安全的着舰。本文首先介绍了舰载机动力补偿系统的原理,然后在舰载飞机的动力学模型的基础上,设计了一种基于PID控制的舰载飞机动力补偿系统。     

美国航母联合精确进近着舰系统

联合精确进近着舰系统（JPALS）是一个军用、全天候的精确着陆/着舰系统,使用差分GPS为飞机提供全世界范围内的陆地或者海上降落的能力。对于航母舰载机的着舰来说,联合精确进近着舰系统将取代现役航母上的海上战术空中导航系统（TACAN）和AN/SPN-46雷达,负责舰载机的进近和着舰控制。本文主要研究联合精确进近着舰系统的技术优势、系统构成、关键技术以及研制进程。     

基于H∞鲁棒动态逆的无人机着舰纵向控制系统设计

针对舰载无人机着舰的纵向鲁棒控制问题,提出基于H∞最优控制理论和动态逆的控制系统设计方法。该方法考虑了舰尾流扰动和无人机机载传感器测量噪声的影响,以动态逆控制器作为主控制回路,以H∞最优滤波器对机载传感器测量噪声进行滤波,以H∞输出反馈控制器补偿舰尾流扰动的影响。仿真结果表明,所设计的控制系统具有良好的鲁棒性和跟踪特性,在舰尾流扰动和无人机机载传感器测量噪声的影响下仍具有良好的速度保持和轨迹跟踪能力,验证了该方法的有效性。     

基于频率采样方法的FIR甲板运动补偿器设计

航空母舰甲板垂向运动是舰载机高海况着舰误差的主要因素,为提高舰载机在高海况下的自动着舰精度,自动着舰系统采用甲板运动补偿器根据甲板垂向运动生成补偿指令,以驱动舰载机精确跟踪甲板运动,从而减少着舰误差。常规甲板运动补偿器在补偿频率范围内虽然可以实现预期补偿效果,但在补偿频率范围外存在高增益区域,对甲板运动中的高频分量起放大作用,并且将其混入生成的补偿指令中,会对舰载机飞行安全产生影响。为在有效补偿的同时减少对甲板运动高频分量的放大作用,通过对舰载机自动着舰系统的频率响应按频率进行采样,设计出离散甲板运动补偿器频率响应,采用频率采样法设计数字式有限冲击响应(FIR)甲板运动补偿器。仿真结果表明:所设计的基于频率采样方法的FIR甲板运动补偿器在有效补偿由甲板运动引起的舰载机着舰误差的同时,可有效降低甲板运动高频分量的影响,提高着舰精度。     

基于红外图像的助降运动参数测量研究

文章提出了飞机着陆(着舰)光测引导新体制与新方法,通过机载摄像机对红外特征点的提取,用光测图像技术实时测量飞机着陆(着舰)过程的三维轨迹、速度和姿态,解决了飞机着陆、着舰运动参数实时测量的难题。     

航母着舰引导系统概述

文章研究了舰载机着舰引导系统,论述了基于雷达引导系统和卫星导航的相对定位引导系统的特点,从三个方面分析了基于雷达技术的舰载机着舰引导体制的缺陷,并着眼于未来舰载机着舰技术的要求,提出了新一代多站定位引导系统,不仅能实现舰载机的快速精确定位测量,还可以将导航、防撞、通信、进近、着舰、复飞等一系列功能融为一体,为舰载机的导引控制和追尾触舰提供技术保障。     

航母甲板风对舰载机进舰轨迹流场影响分析

舰载机着舰轨迹上的流场特性对舰载机的安全准确着舰具有重要影响。本文以"尼米兹"级航空母舰为研究对象,建立简化三维数模,并对其舰载机进舰轨迹进行分析。基于Ansys软件,采用结构化网格对整个流场分析区域进行网格划分,并进行流场仿真。分析不同风速和风向角下舰载机进舰轨迹上的流场特性,分析表明:舰载机进舰轨迹上的垂向风影响随着甲板风和风向角的增加而增大;侧向风随着甲板风的增加而震荡加剧,且风向角越大,侧向风峰值也随之增加。     

舰载飞机发动机尾流场数值模拟

为了解舰载机在飞行甲板起飞时发动机尾喷流被喷气偏流板偏转后的流场分布情况,以国外某型舰载机和喷气偏流板为研究对象,采用三维雷诺平均Navier-Stokes方程、[k-ε]湍流模型和离散坐标模型（DO模型）,借助计算流体动力学（CFD）技术对该舰载机起飞时的尾流场进行了三维数值模拟,空间上采用二阶迎风格式进行耦合求解,时间上采用显式Runge-Kutta方法进行迭代推进,直至流场收敛。结果表明：喷气偏流板对尾流场起到了很好的偏转作用,尾喷流对喷气偏流板背部区域的设备和人员几乎没有影响;尾流场中的高温高压气流主要分布在喷气偏流板与喷口之间的区域,在起飞作业过程中,舰面工作人员和设施要避免进入该区域。所得结果从理论上证明了该喷气偏流板的设计方案能满足舰载机起飞的需求。     

舰载机降落技术探讨

舰载机在甲板上的降落是一个充满了各种危险的过程，过前、过后或靠左、靠右都会造成冲出甲板或与舰上其他飞机相撞的危险，甲板的横摇幅度过大也会使舰载机机轮触及甲板时产生倾覆。甲板降落方式还带来了飞机结构增重，严重影响了舰载机的战技性能，与同类型的陆基作战飞机相比，几乎所有的舰载机战术技术性能都有相当大的下降。为满足舰载机安全降落要求，航母的设计者不得不采用放大排水量和加大飞行甲板面积这两个迫不得已的办法来降低事故率。在关于中国航母的讨论中可以看出，大家对舰载机的起飞方式给予了极大的关注。实际上对于许多国家来说，降落安全性才是发展航母的技术瓶颈，可以说，只要掌握了舰载机的降落技术，也就等于拿到了建造航母的通行证。增加航母的排水量是一种降低舰载机降落难度的方法，但要达到比较理想的效果，航母的造价就会大幅度上升，这又形成一道资金关口，同样是许多国家难于承受的。正是由于降落问题如此严重，以至于十多年前许多航空专家都认为短距起飞垂直降落是舰载机的的最佳发展方向。 舰载机的降落技术是一个不断完善和发展的课题，这方面的相关技术包括飞机的性能、航母飞行甲板的设计、能帮助飞行员完成降落的仪器设备等。从最早的人工引导和飞行员目视着舰发展到利用光学设备和雷达制导着舰已经经历整整半个世纪，已经有不少文章谈论到舰载机的安全降落问题，本文在此基础上试对常规舰载机降落技术的历史、现状及未来发展等方面再进行了一番探讨，也许还能给读者一些新的感受。[编者按]     

一种用于航母自动着舰的视觉伺服技术

介绍国外一种利用舰载机传感器获得航母3个视觉特征实现航母自动着舰的新方法。这种方法将舰载机运动状态和航母视觉特征联系起来,应用一种基于线性化舰载机运动模型的控制方案,能够引导舰载机安全降落于行进中的航母上。     

应用单片机的船舶横摇姿态稳定性动态控制系统

考虑到船舶在海上航行的环境因素会导致横摇姿态不稳定,为了确保船舶的稳定航行,提高横摇姿态稳定性控制精度,提出了应用单片机的船舶横摇姿态稳定性动态控制系统。在硬件设计部分,基于船舶横摇姿态稳定性动态控制系统的硬件架构,对设计单片机主控芯片、姿态控制传感器和遥控器接收机进行了设计,在软件设计部分,通过提取平衡差量参数,对差量平衡算法进行了设计,完成系统硬件与软件之间的对接,实现船舶横摇姿态稳定性动态控制系统的设计。实验结果表明,应用单片机的船舶横摇姿态稳定性动态控制系统可以通过减小航向角控制误差和横滚角控制误差,提高横摇姿态稳定性控制精度。     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

舰用车辆的特性与设计思想解析

舰用车辆是主要服役于航空母舰的移动设备,这些设备直接或间接地与舰载机的保障作业相关联。依据现有航母舰用车辆与舰载机保障设备的现状,说明舰载机的保障需求以及舰用车辆的作用,解析舰用车辆在舰载环境下使用的特殊要求,论述舰用车辆结构特征与设计需遵循的基本要点。舰用车辆继承岸基车辆的功能,同时又适宜舰载环境条件下作业,舰用车辆是舰载设备的组成部分。宜将舰用车辆总的视为设备系统,以模块组合与功能通用方式提高综合保障能力。有必要研制功能适宜的舰用车辆或装置,满足舰载机弹药挂装环节保障能力提高的需求。     

现代航空母舰阻拦装置

1 为什么要设计舰载机着舰阻拦装置 现代喷气式飞机的着舰速度较大，一般在200—300米／秒左右，在不采取任何拦阻措施的情况下，需要滑行上千米才能停下来。而航空母舰飞行甲板的长度只有200—330米左右，因此，如何使飞机在如此短的距离内停下是航母设计的关键。阻拦装置的作用就是在最短的时间和距离内吸收掉着舰飞机的动能，使其迅速减速并安全停下来。     

国外舰载机电磁安全性研究

现代舰船在充分发挥作战效能的同时,进一步恶化了舰面的电磁环境,一些脉冲式工作的设备装舰,对舰载机的电磁安全性产生了新的威胁.舰机电磁适配性是现代舰船总体电磁兼容设计的重要工作之一.本文在研究国外相关文献资料基础上,重点分析了舰载机处于舰面电磁环境下的几种典型受扰现象,以及舰载机处于不同工作状态下的电磁安全性问题,应用电磁兼容原理对舰载机的电磁安全性进行了评述.