舰载机起降关键技术仿真研究
发布时间：2023-04-04 23:28
航空母舰/舰载机系统是现代航母编队作战系统的核心组成部分，作为舰载机的海上活动平台，航空母舰必须具备让舰载机起飞与降落能力，因此必须对舰载机在航空母舰上起飞与降落的关键技术进行研究。舰载机起降关键技术主要包括：滑跃起飞技术、弹射起飞技术、进舰引导技术、LSO技术、进场动力补偿技术以及着舰阻拦技术等。本课题针对其中的弹射起飞技术、进场动力补偿技术以及着舰阻拦技术进行仿真分析与研究，主要包含以下部分内容： 1.介绍了着舰甲板几何尺寸特点、海洋环境的特点与海浪模型，然后给出了工程意义下的甲板运动数学模型。针对着舰安全有重大影响的舰尾气流场，选择了具有工程实际意义的美军标MIL-HDBK-1797中的模型作为研究对象，对其进行了深入的分析与研究，利用空间功率谱和时间功率谱的转换方法，给出了自由大气紊流分量的滤波器形式，对舰尾流随机分量传递函数中含有时变参数的特点，提出了将其转化为状态空间的实现方法，解决了传递函数参数的时变问题。最后建立了舰尾气流场的仿真模型，并对仿真结果进行了深入的分析。 2.对舰载机弹射起飞方式的6个过程：弹射杆预张紧过程、弹射杆加载过程、弹射滑跑过程、前轮和主轮自由滑跑过...
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 国内外发展历史及现状分析
1.2.1 弹射起飞技术发展历程
1.2.2 进舰引导技术发展历程
1.2.3 着舰阻拦技术发展历程
1.3 弹射起飞、进舰引导和着舰阻拦的工作原理
1.3.1 弹射器的组成及工作原理
1.3.2 进场动力补偿系统的组成及工作原理
1.3.3 液压缓冲式阻拦装置的组成及工作原理
1.4 本课题的主要研究内容
第2章 舰载机起降环境数学建模及仿真研究
2.1 概述
2.2 在 Matlab 中模拟平稳随机过程
2.2.1 平稳随机过程的几个定义
2.2.2 Matlab 中模拟平稳随机过程
2.2.3 Taylor 冻结场假设
2.2.4 空间功率谱转换成时间功率谱的方法
2.3 航母甲板几何结构及运动模型
2.3.1 航母着舰甲板几何结构
2.3.2 海况及其影响
2.3.3 航母甲板运动的数学模型
2.4 舰尾气流场的成因及特点
2.4.1 舰尾气流场参数含义
2.4.2 几个常用坐标系的定义
2.4.3 航母舰尾流的成因及特点
2.4.4 建立舰尾流模型的方法
2.5 舰尾气流场数学模型及仿真
2.5.1 自由大气紊流分量模型及仿真
2.5.2 舰尾流稳态分量模型及仿真
2.5.3 舰船尾流周期分量模型及仿真
2.5.4 舰尾流随机分量模型及仿真
2.5.5 舰尾气流场模型综合仿真结果
2.6 本章小结
第3章 舰载机弹射起飞动力学建模及仿真研究
3.1 概述
3.2 舰载机弹射起飞的动力学模型
3.2.1 舰载机弹射过程受力分析
3.2.2 建模假设
3.2.3 舰载机弹射起飞过程的划分
3.2.4 舰载机弹射起飞过程动力学建模
3.3 舰载机弹射起飞仿真模型
3.4 舰载机甲板弹射阶段仿真结果
3.4.1 各质量单元的动力学过程
3.4.2 各种参数对弹射起飞过程的影响
3.4.3 甲板弹射阶段小结
3.5 舰载机离舰飞行阶段仿真
3.5.1 各种参数对起飞性能的影响
3.5.2 舰艏气流场对弹射起飞的影响
3.5.3 离舰起飞阶段小结
3.6 一种剩余甲板长度设计方法
3.7 本章小结
第4章 舰载机进场状态动力学建模及动力补偿技术研究
4.1 概述
4.2 无动力补偿时航迹倾角对姿态角的跟踪特性
4.2.1 航迹倾角对姿态角的传递函数
4.2.2 无动力补偿时轨迹角不可控的原因
4.3 舰载机着舰状态下纵向通道的数学模型
4.4 基于趋近律的变结构控制方法
4.4.1 原趋近律的变结构控制方法
4.4.2 基于改进趋近律的变结构控制
4.4.3 一个二阶离散系统的变结构控制器的例子
4.5 保持迎角恒定的进场动力补偿系统设计
4.5.1 舰载机纵向运动方程的离散化
4.5.2 基于改进趋近律的变结构控制器的设计
4.6 舰载机进场动力补偿仿真分析
4.6.1 综合仿真模型的建立
4.6.2 仿真结果及分析
4.7 本章小结
第5章 舰载机着舰阻拦动力学建模及仿真研究
5.1 概述
5.2 阻拦装置的组成及工作原理
5.3 舰载机阻拦过程的动力学模型
5.3.1 建模假设
5.3.2 舰载机动力学方程
5.3.3 阻拦力及拦阻索拉力关系方程
5.3.4 定长冲跑控制阀装置模型
5.3.5 液压阻拦机模型
5.4 舰载机阻拦过程的仿真
5.4.1 仿真模型的建立
5.4.2 不同着舰初速度的舰载机的阻拦仿真
5.4.3 不同质量的舰载机降落的阻拦仿真
5.4.4 不同控制凸轮型线控制效果的对比
5.5 阻拦装置设计要求的分析
5.5.1 飞机阻拦初步设计原则
5.5.2 飞机阻拦设计问题描述
5.5.3 飞机阻拦力的约束
5.5.4 一个阻拦装置设计的例子
5.5.5 基于能量法分析阻拦装置的设计
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3782264
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 国内外发展历史及现状分析
1.2.1 弹射起飞技术发展历程
1.2.2 进舰引导技术发展历程
1.2.3 着舰阻拦技术发展历程
1.3 弹射起飞、进舰引导和着舰阻拦的工作原理
1.3.1 弹射器的组成及工作原理
1.3.2 进场动力补偿系统的组成及工作原理
1.3.3 液压缓冲式阻拦装置的组成及工作原理
1.4 本课题的主要研究内容
第2章 舰载机起降环境数学建模及仿真研究
2.1 概述
2.2 在 Matlab 中模拟平稳随机过程
2.2.1 平稳随机过程的几个定义
2.2.2 Matlab 中模拟平稳随机过程
2.2.3 Taylor 冻结场假设
2.2.4 空间功率谱转换成时间功率谱的方法
2.3 航母甲板几何结构及运动模型
2.3.1 航母着舰甲板几何结构
2.3.2 海况及其影响
2.3.3 航母甲板运动的数学模型
2.4 舰尾气流场的成因及特点
2.4.1 舰尾气流场参数含义
2.4.2 几个常用坐标系的定义
2.4.3 航母舰尾流的成因及特点
2.4.4 建立舰尾流模型的方法
2.5 舰尾气流场数学模型及仿真
2.5.1 自由大气紊流分量模型及仿真
2.5.2 舰尾流稳态分量模型及仿真
2.5.3 舰船尾流周期分量模型及仿真
2.5.4 舰尾流随机分量模型及仿真
2.5.5 舰尾气流场模型综合仿真结果
2.6 本章小结
第3章 舰载机弹射起飞动力学建模及仿真研究
3.1 概述
3.2 舰载机弹射起飞的动力学模型
3.2.1 舰载机弹射过程受力分析
3.2.2 建模假设
3.2.3 舰载机弹射起飞过程的划分
3.2.4 舰载机弹射起飞过程动力学建模
3.3 舰载机弹射起飞仿真模型
3.4 舰载机甲板弹射阶段仿真结果
3.4.1 各质量单元的动力学过程
3.4.2 各种参数对弹射起飞过程的影响
3.4.3 甲板弹射阶段小结
3.5 舰载机离舰飞行阶段仿真
3.5.1 各种参数对起飞性能的影响
3.5.2 舰艏气流场对弹射起飞的影响
3.5.3 离舰起飞阶段小结
3.6 一种剩余甲板长度设计方法
3.7 本章小结
第4章 舰载机进场状态动力学建模及动力补偿技术研究
4.1 概述
4.2 无动力补偿时航迹倾角对姿态角的跟踪特性
4.2.1 航迹倾角对姿态角的传递函数
4.2.2 无动力补偿时轨迹角不可控的原因
4.3 舰载机着舰状态下纵向通道的数学模型
4.4 基于趋近律的变结构控制方法
4.4.1 原趋近律的变结构控制方法
4.4.2 基于改进趋近律的变结构控制
4.4.3 一个二阶离散系统的变结构控制器的例子
4.5 保持迎角恒定的进场动力补偿系统设计
4.5.1 舰载机纵向运动方程的离散化
4.5.2 基于改进趋近律的变结构控制器的设计
4.6 舰载机进场动力补偿仿真分析
4.6.1 综合仿真模型的建立
4.6.2 仿真结果及分析
4.7 本章小结
第5章 舰载机着舰阻拦动力学建模及仿真研究
5.1 概述
5.2 阻拦装置的组成及工作原理
5.3 舰载机阻拦过程的动力学模型
5.3.1 建模假设
5.3.2 舰载机动力学方程
5.3.3 阻拦力及拦阻索拉力关系方程
5.3.4 定长冲跑控制阀装置模型
5.3.5 液压阻拦机模型
5.4 舰载机阻拦过程的仿真
5.4.1 仿真模型的建立
5.4.2 不同着舰初速度的舰载机的阻拦仿真
5.4.3 不同质量的舰载机降落的阻拦仿真
5.4.4 不同控制凸轮型线控制效果的对比
5.5 阻拦装置设计要求的分析
5.5.1 飞机阻拦初步设计原则
5.5.2 飞机阻拦设计问题描述
5.5.3 飞机阻拦力的约束
5.5.4 一个阻拦装置设计的例子
5.5.5 基于能量法分析阻拦装置的设计
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3782264
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