【摘要】：艦載機作為航空母艦戰(zhàn)斗群“以空天制海”的重要手段,是現(xiàn)代海軍不可或缺的力量。由于受到甲板幾何、航母運動、氣流擾動等因素的影響,艦載機通常需要采用彈射起飛和攔阻著艦的方式完成起降,其機體承受的載荷遠大于普通陸基飛機,載荷形式也不盡相同。艦載機設(shè)計使用載荷譜是艦載機設(shè)計過程中進行結(jié)構(gòu)強度、損傷容限和耐久性分析與試驗的基礎(chǔ),由于艦載機載荷與普通陸基飛機存在差異,載荷譜編制方法也有所區(qū)別。因此,本文對艦載機彈射起飛和攔阻著艦虛擬樣機及設(shè)計使用載荷譜編制進行研究,主要包括彈射起飛和攔阻著艦虛擬樣機的建立和分析、艦載機設(shè)計使用載荷譜編制方法研究、損傷容限加重譜研究。具體研究內(nèi)容如下:1、根據(jù)規(guī)范譜分析法、類比分析法、飛行模擬法等常用的設(shè)計使用載荷譜方法,結(jié)合載荷譜編制方法中最基本的任務(wù)分析法,首次提出了基于虛擬樣機的艦載機設(shè)計使用載荷譜編制方法,探討了使用艦載機虛擬樣機數(shù)據(jù)代替實測數(shù)據(jù)作為編譜數(shù)據(jù)來源的可行性。最后給出了應(yīng)用該方法的具體流程和詳細步驟。2、通過分析艦載機在起降過程中子系統(tǒng)各部件的載荷、約束情況,分別建立了包含完整過程的艦載機彈射起飛虛擬樣機和攔阻著艦虛擬樣機,并給出了彈射力、攔阻力、氣動力等不同載荷的確定方法。針對需要處理大量工況的問題,首次研究了基于Automation技術(shù)的多工況自動化仿真方法,實現(xiàn)了虛擬樣機的批量建立、分析、計算和數(shù)據(jù)處理功能,并完成了相應(yīng)的軟件編寫工作。3、基于建立的彈射起飛和攔阻著艦虛擬樣機,詳細研究了基于完整偏心彈射過程的動力學(xué)問題和艦載機著艦參數(shù)對起落架載荷影響程度這兩個重要的問題。定性給出了彈射起飛時偏心距對起落架各向載荷的影響情況和攔阻著艦時著艦參數(shù)對各載荷的影響情況。4、提出了確定典型著艦情況的LHS-WF(拉丁超立方-權(quán)重)方法,據(jù)此給出了艦載機著艦設(shè)計使用載荷譜的編制方法。定量研究了著艦變量對著艦載荷的全局敏感性分析方法,給出了著艦變量區(qū)間劃分的依據(jù)和劃分的結(jié)果。同時對編制過程中的下沉速度簡化、著艦情況判定、抽樣范圍修正等問題進行研究,結(jié)合多工況自動化仿真技術(shù),完成了某型艦載機著艦段設(shè)計使用載荷譜的編制。5、研究了損傷容限載荷譜加重方法,通過編制的損傷容限載荷譜,對26件試驗件進行載荷譜加重研究,給出了裂紋萌生時間和擴展時間隨加重系數(shù)變化的曲線。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V271.492
【圖文】：

積相當于陸地的 1/3。豐富的海洋資源和遼闊的海洋空間是我國經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的保障，是影響國家戰(zhàn)略安全的重要因素。從十八大開始，我國明確提出應(yīng)“提高海洋資源能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟，保護生態(tài)環(huán)境，堅決維護國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強國”，十九大進提出“加快建設(shè)海洋強國”，說明建設(shè)海洋強國、維護海洋利益是國家 21 世紀的戰(zhàn)略目標。為適應(yīng)新的形勢，中國海軍的戰(zhàn)略要求由“近海防御”開始逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖７烙c遠�！毕嘟Y(jié)合，而完善艦載機體系、提升航母戰(zhàn)斗能力是實現(xiàn)這一要求的重要手段和必經(jīng)之路[1918 年，第一艘航母由巡洋艦成功改裝，經(jīng)過百年的發(fā)展，航母已成為海洋戰(zhàn)爭的核傳統(tǒng)海戰(zhàn)由平面打擊升級為立體作戰(zhàn)后，海戰(zhàn)指導(dǎo)思想逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙钥仗熘坪！钡姆绞胶侥钢饕鲬?zhàn)能力自然也從傳統(tǒng)的艦炮轉(zhuǎn)變?yōu)槠浯钶d的艦載機。艦載機主要分為戰(zhàn)斗機、機、偵察機、空中加油機、電子對抗機等，不同類型的艦載機協(xié)同合作，形成了強大的綜戰(zhàn)能力。目前世界上在役航母共有 23 艘，不同種類的艦載機共有 900 多架，其中美國擁有 11 艘，艦載機 600 多架，是航母和艦載機數(shù)量最多，技術(shù)最先進的國家[4]。我國航母和艦發(fā)展迅速，近年來遼寧艦編隊不斷在西太平洋、南海、東海等海域開展了實戰(zhàn)化訓(xùn)練，已了一定的作戰(zhàn)能力[5]，但與美國相比，艦載機數(shù)量較少，型號種類單一，性能差距明顯，亟高我國艦載機的設(shè)計、研發(fā)能力。如圖 1. 1 為訓(xùn)練中的遼寧號航母及殲 15 艦載戰(zhàn)斗機。

機受航母甲板長度和起降效率的限制，對起飛滑跑距離有嚴格的要求。航母起飛長度通常為 100m 左右，即使經(jīng)專門設(shè)計用于重型艦載機或超載起飛的也不超過 200m。為了縮短起飛滑跑距離，經(jīng)過長期的研究、試驗和使用，現(xiàn)用斜板滑躍起飛[46]或者彈射器彈射起飛兩種方式�；S起飛技術(shù)是由英國海軍軍官道格拉斯·泰勒于 1973 年首先提出的。斜板對而言技術(shù)簡單、耗費很低但效率較高的起飛方式。它是指艦載機利用發(fā)動上加速滑跑，然后在航母艦艏經(jīng)一段斜面甲板（斜面一般與水平面呈 6°至 2艦載機在規(guī)定起飛點就位后，使用剎車或者起飛擋輪將艦載機固定在起飛點后松開剎車或者放下起飛輪擋，艦載機在發(fā)動機推力作用下沿著甲板加速滑為平直滑跑段。經(jīng)過航母艦艏時，艦載機在斜板的作用下有一定的航跡傾斜度分量，且俯仰角達到最大值，這一段過程稱為斜板滑跑段。艦載機離開艦機推力的垂直分量不足以克服重力，垂直速度分量的逐漸減小，直至軌跡出但由于發(fā)動機推力大于阻力，艦載機在垂直速度分量減少這一過程及時建立水平速度，使升力和推力分量逐漸克服重力，軌跡達到最大下沉量，這一段行。此后艦載機進入正常飛行階段，按預(yù)定的軌跡安全起飛。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張侃;董登科;陳莉;;疲勞裂紋擴展試驗用載荷譜簡化方法研究[J];機械強度;2015年05期

2 張海英;牛智奇;董登科;陳莉;;疲勞裂紋擴展試驗載荷譜加重方法研究[J];工程力學(xué);2015年09期

3 姚海林;趙一飛;張宏;;航母運動對艦載飛機彈射起飛特性影響研究[J];系統(tǒng)仿真技術(shù);2015年03期

4 賀小帆;劉家曦;王強;劉文s

本文編號：2740032