舰载飞机拦阻着舰过程起落架载荷研究

论文摘要

舰载飞机着舰需要有拦阻装置的作用,同时作为着舰平台的航空母舰在海面上并不是相对静止的,这就决定了舰载飞机着舰和陆基飞机着陆有显著的差异。研究舰载飞机拦阻着舰的动力学是舰载飞机设计和使用中的重要课题,对舰载飞机的深入研究具有重要的意义。本文在研究了飞机着陆6自由度模型的基础上,建立了舰载飞机拦阻着舰的一般模型。模型考虑了航空母舰的运动状态和拦阻状态对着舰的影响,同时也计入了起落架支柱的法向力、轮胎的侧向力等因素。应用MATLAB-Simulink建立了舰载飞机拦阻着舰数学模型的系统仿真模型,建模时将模型按照功能划分成子系统,使模型具有良好的通用性。在ADAMS/Aircraft中建立了舰载飞机拦阻着舰的虚拟样机模型,提出了以路面的起伏波动来模拟航空母舰的纵摇和横摇运动的方法,推导了相应的计算公式,并据此编写了生成对应路面属性文件的C语言程序。以某飞机为算例,首先对比了拦阻着舰的MATLAB-Simulink模型和ADAMS/Aircraft模型的分析结果,比较发现两种模型的仿真结果基本一致,从而确证了所建数学模型的合理性。其次给出了舰载飞机拦阻着舰的多种工况,全面分析了影响起落架载荷的各种因素。最后综合某些工况,分析舰载飞机拦阻着舰一般过程起落架上的载荷情况。分析结果表明,航空母舰的运动状态对着舰载荷的影响,可以由舰载飞机的着舰状态而得到抵消或者加剧。拦阻力和拦阻状态也会影响起落架上的载荷,同时还会产生较大的力矩,对飞机的姿态产生一些不利的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文的研究方法和内容
• 第二章 舰载飞机拦阻着舰过程的数学模型
• 2.1 坐标系及其变换关系
• 2.1.1 坐标系
• 2.1.2 坐标系之间的关系和变换矩阵
• 2.2 拦阻着舰过程的运动方程
• 2.2.1 机体的运动方程
• 2.2.2 起落架的运动方程
• 2.2.3 舰船的运动学关系
• 2.3 作用在系统上的力和力矩
• P'>2.3.1 发动机推力P|- 和力矩（M|-）_P
• R'>2.3.2 空气动力R|-和气动力矩（M|-）_R
• 2.3.3 重力G|-
• ）_G'>2.3.4 起落架支柱作用力（F|_）G
• T和力矩（M|-）_T'>2.3.5 轮胎的舰面作用力（F|-）_T和力矩（M|-）_T
• H和力矩（M|-）_H'>2.3.6 拦阻力（F|-）_H和力矩（M|-）_H
• 第三章 拦阻着舰的MATLAB-SIMULINK 模型
• 3.1 MATLAB-SIMULINK 概述
• 3.2 系统仿真模型的建立
• 第四章 拦阻着舰的ADAMS/AIRCRAFT 模型
• 4.1 ADAMS/Aircraft 概述
• 4.2 虚拟样机模型的建立
• 4.2.1 机身子系统
• 4.2.2 起落架悬架子系统
• 4.2.3 机轮子系统
• 4.2.4 全机模型
• 4.3 航母运动模型的建立
• 4.3.1 航母运动的模拟
• 4.3.2 甲板模型的建立
• 第五章 拦阻着舰过程起落架载荷分析
• 5.1 算例
• 5.2 仿真模型的对比结果
• 5.3 忽略航母运动时起落架的载荷情况
• 5.3.1 飞机着舰速度对起落架载荷的影响
• 5.3.2 飞机着舰姿态对起落架载荷的影响
• 5.3.3 拦阻力对起落架载荷的影响
• 5.4 拦阻着舰一般过程起落架的载荷情况
• 5.4.1 航母运动对起落架载荷的影响
• 5.4.2 拦阻着舰一般过程起落架的载荷
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 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
• 附录 生成路面属性文件的C 语言源程序