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。     

舰载机着舰甲板运动误差及其补偿仿真研究

  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  \t 研究成果对于舰载机的着舰引导具有参考价值。     

基于小波_SVR模型的浮体极短期运动预报方法

针对随机海浪作用下浮体运动的非线性和非平稳特性,本文提出一种复合的小波-SVR组合方法。该方法首先对数据进行平稳性分析,然后利用小波分析将原始数据分解成有限个细节信号和逼近信号,将细节信号进行整合。采用SVR模型分别对最低频的逼近信号和整合后的细节信号进行预测,最后把2个预测结果进行叠加,得到最终的运动预测。仿真结果表明,复合的小波-SVR组合方法应用于浮体运动极短期预报可行,该方法在理论和工程应用方面具有重要的意义。     

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。     

一种改进的船舶极短期运动预报精度分析方法

针对目前船舶极短期运动预报中以真实值与各理论预报算法的均方差最小来确定最优预报算法可能导致真正的最优算法被排除的情况,采用波形匹配和仿射变换提出一种改进的精度分析方法,用于船舶极短期运动预报的最优算法确定。该方法首先识别预报信号的周期和波数等关键波形参数,通过仿射变换为一个与真实信号同周期同相位的新信号,进而计算船舶运动时间序列间真实值与新信号的均方差,从而确定船舶极短期运动预报的最优算法。实际应用表明,该方法可以更合理地确定船舶极短期运动预报的最优算法。     

航母舰载机着舰导航技术发展研究

舰载机着舰导航技术是保障舰载机在航母上安全着舰的关键技术。本文从舰载机着舰过程和着舰导航需求分析入手,结合舰载机导航技术发展历程,分别介绍了基于光学助降系统、雷达导航系统、光电导航系统和卫星定位系统的着舰导航技术,结合技术原理和适用特点对各类导航技术进行对比分析,对导航技术的发展趋势进行了展望,最后提出了基于多手段融合的舰载机着舰导航技术发展方向。     

尾流干扰下舰载机的着舰控制研究

舰载机在着舰过程中受到尾流干扰导致稳定性不好,为了提高舰载机的着舰动态稳定性,提出基于小扰动补偿的尾流干扰下舰载机的着舰控制方法。构建尾流干扰下舰载机着舰控制约束参量模型,采用惯性姿态融合方法进行飞机着舰的动态姿态调节,根据尾流干扰导致的姿态偏移量进行误差反馈修正,实现对舰载机着舰过程中的位姿自适应控制,提高着舰控制的稳态性和动态性。仿真角表明,该方法能提高飞机着舰的稳定控制性,控制过程的鲁棒性较高。     

环境扰动下的舰载机着舰响应分析与建模

航母对一个国家的重要性越来越明显。舰载机是航母上重要的核心武器装备,负责航母的攻击及防御。但是,由于舰尾气流和甲板运动的影响,舰载机的着舰精准性面临非常大的问题,对飞行员的操作水平要求极高。因此,对影响舰载机着舰的环境扰动因素进行充分研究显得非常必要。本文将基于PID算法,着重对以上2个因素进行分析,并建立相应的模型。     

视觉条件对舰载机着舰终端误差影响研究

针对光学助降系统易受到不良气象条件(如低能见度)影响的缺点,研究了不同视觉条件对舰载机着舰终端误差的影响。在光学着舰引导系统模型建立的基础上,对分别采用光波束惯性稳定和角稳定方案时的着舰终端误差进行了仿真对比分析。结果表明,采用惯性稳定方案时着舰终端误差较大,采用角稳定方案时着舰终端误差受视觉条件的影响较大。     

飞行器着舰碰撞动力学建模与仿真

本文对飞行器安全着舰问题进行研究。为有效分析飞行器与舰船发生碰撞时的相关参数,本文引入刚体碰撞运动理论,分别建立飞行器的运动模型和飞行器着舰动力学模型,并利用ADAMS软件对该模型进行仿真。仿真结果表明,该飞行器着舰动力模型能够对着舰时的相关参数进行有效计算与分析。     

舰载机蒸汽弹射热力学仿真分析

通过对蒸汽弹射器基本工作原理的了解,运用动力学与热力学知识对其进行分析,考虑风速和开槽汽缸导热及漏气对弹射的影响,在合理的假设前提下利用Matlab/Simulink仿真软件建立出了蒸汽弹射热力学动态仿真模型,并以美国C-13型蒸汽弹射器为对象进行仿真分析,得出弹射过程中舰载机的加速度、速度、位移和储汽筒和汽缸内压力、温度以及漏汽量及耗汽量等参数的变化规律,对进一步了解蒸汽弹射具有一定意义。     

舰载机蒸汽弹射热力学仿真分析

通过对蒸汽弹射器基本工作原理的了解,运用动力学与热力学知识对其进行分析,考虑风速和开槽汽缸导热及漏气对弹射的影响,在合理的假设前提下利用Matlab/Simulink仿真软件建立出了蒸汽弹射热力学动态仿真模型,并以美国C-13型蒸汽弹射器为对象进行仿真分析,得出弹射过程中舰载机的加速度、速度、位移和储汽筒和汽缸内压力、温度以及漏汽量及耗汽量等参数的变化规律,对进一步了解蒸汽弹射具有一定意义。     

视觉引导技术在无人机着舰过程的应用

由于无人机具有成本低、体积小等优点,在海洋监测、海上测绘等方面得到广泛应用,随之而来的无人机着舰系统的研究成为热点。本文基于视觉引导技术,构建一种无人机着舰系统。对该系统的工作原理和关键技术进行了阐述,通过实验研究表明,该系统对不同标志可以实现精确的识别,无人机在不同高度下均可成功、精确地着舰,着舰偏差较小。     

基于马尔科夫状态转移过程的舰载机出动能力分析

舰载机是航母编队遂行作战任务的主要力量,其作战能力直接影响航母编队的作战能力,其中舰载机出动能力是舰载机作战的核心能力之一。在分析舰载机出动流程的基础上,采用基于马尔科夫状态转移过程的分析方法,对舰载机出动过程进行建模分析,并以美海军尼米兹级航母编队为例,得出了F-18舰载机出动能力。舰载机出动能力分析结果可为舰载机作战与训练提供理论依据。     

基于聚类PSO算法的舰载机舰面多路径动态规划

  目的  为提高舰载机甲板调运效率,开展舰载机调运路径与时序的快速规划研究。  方法  建立一种基于网络拓扑结构的调运路径快速规划方法,引入舰载机运动模型和轨迹跟踪控制方法,建立仿真推演模型。以典型出动回收作业为例探讨舰载机调运约束条件、调运原则以及优化目标,提出一种调运时序快速优化方法。  结果  仿真推演结果显示,优化算法可提高多台弹射器作业进程的并行度,优化后的调运方案与1997年美军高强度演习数据接近。  结论  运用所提出的方法可快速获得真实合理的舰载机甲板调运方案,对于舰载机出动回收能力研究、调运方案辅助决策具有参考价值。     

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。     

带有舰尾流的舰载机进场动力补偿系统分析

舰载机发生事故主要是在着舰过程中,其主要原因在于舰载机低速着舰时航迹控制不稳定。为克服这一不稳定问题,提高航迹控制精度,减轻飞行员在着舰阶段的工作负荷,飞机系统中需要引入进场动力补偿系统。采用F/A-18A舰载机参数、应用舰载机纵向运动小扰动线性化模型进行仿真分析,评价飞行品质,并引入飞机姿态控制系统来解决俯仰控制不稳定问题。完成进场动力补偿系统的设计,解决航迹角无法跟踪俯仰角这一航迹控制不稳定问题。引入舰尾流的垂直稳态分量验证了系统的抗扰动能力。

     

航母舰载机降落制动滑跑距离分析及预报

舰载机成功钩住阻拦索后的减速制动作业受到阻拦索、空气阻力等众多因素的影响。是一个较为复杂的过程。以牛顿第二定律为基础,通过对基本关系方程的推导、求解,并考虑舰载机运动状态的主要影响因素,确定舰载机在航母甲板上减速制动过程中,其滑跑长度、瞬时速度、钩索速度、回航质量、阻拦索长度等基本要素之间的关系,并使用Mathematica软件解出关系式,预报同航舰载机在某条件下的减速制动过程及滑跑距离,最后绘制出二维及三维关系图谱,为相关舰艇的甲板主尺度估算及设计提供理论依据。