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舰载飞机弹射起飞具有弹射简便、快捷、实战性强等优点,是已经被广泛应用的舰载飞机起飞技术。但是我国在此领域的理论、设计和试验等各个方面的研究还处于初步阶段,尚不成熟。因此,针对舰载飞机使用特点,设计舰载飞机起落架,分析弹射起飞过程中起落架的缓冲性能和突伸性能,研究全机起飞动力学特性,具有重要的理论意义和工程实用价值。
本文详细阐述了舰载飞机弹射起飞的全过程,分段建立了舰载飞机弹射起飞动力学模型;依据舰载飞机起落架在航母上着舰运动的两个阶段,给出了起落架落震动力学模型。
考虑了舰载飞机起落架缓冲器与陆基飞机不同的设计要求,基于ADAMS/Aircraft软件建立了某型舰载飞机起落架落震分析模型,实现了以缓冲器效率最大和轴向力最小为优化目标、缓冲器油针截面积为设计变量的多学科多目标优化,得出了油针的最佳截面积,并分析了其对起落架缓冲器性能的影响。优化结果表明:优化后的舰载飞机起落架具有良好的缓冲性能,在Vv=6m/s时,缓冲器效率提高了16.87%。
基于已优化的舰载飞机起落架模型,建立了弹射起飞过程的全机动力学分析模型。设计了三种舰载飞机前起落架突伸装置,研究了其中的前起落架高压充气突伸模式对起落架载荷和飞机弹射起飞性能的影响,并针对飞机不同起飞质量、弹射力、边缘甲板距离等因素,分析了不同工况下起落架的动力学响应及全机弹射起飞性能。分析表明:在弹射起飞过程中,增加突伸力、弹射能量和边缘斜甲板均可抑制舰载飞机离舰航迹下沉,但同时会使起落架载荷增加,给起落架结构设计带来不利的影响。因此需合理设计突伸参数,选择与起飞质量相适配的弹射载荷,设计与突伸效果相应的边缘斜甲板。