【摘要】：艦載機(jī)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(yùn)動、氣流擾動等因素的影響,艦載機(jī)通常需要采用彈射起飛和攔阻著艦的方式完成起降,其機(jī)體承受的載荷遠(yuǎn)大于普通陸基飛機(jī),載荷形式也不盡相同。艦載機(jī)設(shè)計(jì)使用載荷譜是艦載機(jī)設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、損傷容限和耐久性分析與試驗(yàn)的基礎(chǔ),由于艦載機(jī)載荷與普通陸基飛機(jī)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(jī)彈射起飛和攔阻著艦虛擬樣機(jī)及設(shè)計(jì)使用載荷譜編制進(jìn)行研究,主要包括彈射起飛和攔阻著艦虛擬樣機(jī)的建立和分析、艦載機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)的艦載機(jī)設(shè)計(jì)使用載荷譜編制方法,探討了使用艦載機(jī)虛擬樣機(jī)數(shù)據(jù)代替實(shí)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(xì)步驟。2、通過分析艦載機(jī)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(jī)彈射起飛虛擬樣機(jī)和攔阻著艦虛擬樣機(jī),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(shí)現(xiàn)了虛擬樣機(jī)的批量建立、分析、計(jì)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(jī),詳細(xì)研究了基于完整偏心彈射過程的動力學(xué)問題和艦載機(jī)著艦參數(shù)對起落架載荷影響程度這兩個(gè)重要的問題。定性給出了彈射起飛時(shí)偏心距對起落架各向載荷的影響情況和攔阻著艦時(shí)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(jī)著艦設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)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(jī)著艦段設(shè)計(jì)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(yàn)件進(jìn)行載荷譜加重研究,給出了裂紋萌生時(shí)間和擴(kuò)展時(shí)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(dāng)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(jì)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(jì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)決維護(hù)國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國”，十九大進(jìn)提出“加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”，說明建設(shè)海洋強(qiáng)國、維護(hù)海洋利益是國家 21 世紀(jì)的戰(zhàn)略目標(biāo)。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(yuǎn)�！毕嘟Y(jié)合，而完善艦載機(jī)體系、提升航母戰(zhàn)斗能力是實(shí)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(jī)。艦載機(jī)主要分為戰(zhàn)斗機(jī)、機(jī)、偵察機(jī)、空中加油機(jī)、電子對抗機(jī)等，不同類型的艦載機(jī)協(xié)同合作，形成了強(qiáng)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(jī)共有 900 多架，其中美國擁有 11 艘，艦載機(jī) 600 多架，是航母和艦載機(jī)數(shù)量最多，技術(shù)最先進(jìn)的國家[4]。我國航母和艦發(fā)展迅速，近年來遼寧艦編隊(duì)不斷在西太平洋、南海、東海等海域開展了實(shí)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(jī)數(shù)量較少，型號種類單一，性能差距明顯，亟高我國艦載機(jī)的設(shè)計(jì)、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(jī)。

機(jī)受航母甲板長度和起降效率的限制，對起飛滑跑距離有嚴(yán)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(jì)用于重型艦載機(jī)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(yàn)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(fèi)很低但效率較高的起飛方式。它是指艦載機(jī)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(jī)在規(guī)定起飛點(diǎn)就位后，使用剎車或者起飛擋輪將艦載機(jī)固定在起飛點(diǎn)后松開剎車或者放下起飛輪擋，艦載機(jī)在發(fā)動機(jī)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(shí)，艦載機(jī)在斜板的作用下有一定的航跡傾斜度分量，且俯仰角達(dá)到最大值，這一段過程稱為斜板滑跑段。艦載機(jī)離開艦機(jī)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(jī)推力大于阻力，艦載機(jī)在垂直速度分量減少這一過程及時(shí)建立水平速度，使升力和推力分量逐漸克服重力，軌跡達(dá)到最大下沉量，這一段行。此后艦載機(jī)進(jìn)入正常飛行階段，按預(yù)定的軌跡安全起飛。

【參考文獻(xiàn)】

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1 張侃;董登科;陳莉;;疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)用載荷譜簡化方法研究[J];機(jī)械強(qiáng)度;2015年05期

2 張海英;牛智奇;董登科;陳莉;;疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)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(yùn)動對艦載飛機(jī)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(qiáng);劉文s

本文編號：2740032