MK7m3拦阻系统.docVIP

本文以MK7mod3拦阻系统为例，以MIL-STD-2066的试验 曲线为基础，通过仿真计算与MIL-STD-2066中曲线及数据 对比，对模型进行仿真校验。根据与MK7mod3实测情况对 比，判断数值仿真情况是否正确合理。 通过本文的仿真计算，得出决定拦阻机、拦阻钩载荷的 是飞机重量、啮合速度及拦阻系统本身的能量的吸收能力。 在拦阻机确定时，飞机重量与啮合速度较小时，会出现前峰 值;当重量与啮合速度较大时出现后峰值情况。飞行甲板宽度 的增加会使拦阻钩载荷峰值发生时间延后。偏心时拦阻钩载 荷峰值稍微降低，但是变化不大。飞机所偏方向的拦阻带最 大拉力比对中的拦阻带拉力大，而飞机所背离方向的拦阻带 最大拉力比对中时的拦阻带拉力小。 表5.1 MK7-3栏阻机参数 参数名称 参数值 单位 最大吸收能量 6436 X106 J 拦阻索破断力 835 KN 拦阻索直径 34.9 mm 滑轮组索穿绕比 18 : 1 甲板上两滑轮之间距离 32.77 m 拦阻机主活塞行程 4.95 m 拦阻机主活接触油液塞面积 0.2027 m 油液缩流系数 0.1 初始斜槽柱上的面积 0.2 m 液压油乙烯基乙二醇密度 968 Kg/m3 拦阻定长的冲跑距离 103.6 m 拦阻力的确定及其理论分析 舰载飞机着舰是一个较为复杂的动力学过程，飞机会受 到各种载荷，其中包括空气阻力、发动机推力、来自甲板的 冲击力和摩擦力，以及拦阻索的拦阻力等。其中影响舰载飞 机着舰最重要的因素之一，就是拦阻力。本文关于拦阻力的 讨论主要分为两个方面：①对于参数一定的舰载飞机，拦阻 力应该满足何种条件，才能将该飞机安全的拦阻着舰；②对 于参数一定的拦阻机如何确定其输出的拦阻力。 拦阻力约束条件及范围的初步确定 在拦阻飞机的过程中，要使飞机可靠而平稳，拦阻力变 化规律的设计及控制非常关键。将一定重量、一定着舰速度 的飞机在规定的距离内成功拦停是拦阻力必须满足的首要 条件；其次，我们总希望拦阻力的变化尽可能的平稳，而不 出现大的突变；最后还需要满足其他的参数要求。运用动能 F S = mv.2 / 2 - mv} / 2 定理F = 定理 F = ma 可以看出，将具有一定初速 度的飞机成功拦停，本质上就是依靠拦阻力对飞机做功，从 而吸收飞机的动能，这也是拦阻力所要满足的首要条件。但 是，动能定理只限制了初状态和末状态，至于中间的具体过 程，即拦阻力的变化过程并不唯一，有无穷多解。由于拦阻 过程中不仅要在限定距离内拦停飞机，同时，鉴于飞机的结 构强度和人员安全问题，飞机的过载，拦阻索拉力也受到一 定限制，因此需要有一种确定拦阻力范围的一般方法。 4.1.1问题基本假设和数学描述 飞机在拦阻着舰的过程中，受到的总的拦阻力包括：甲 板摩擦力、空气阻力、拦阻索对飞机的作用力。其中，拦阻 索的拦阻力对飞机的着舰过程起着决定性的作用，这也是本 文讨论的重点。因此，本文中所论及的拦阻力均指拦阻索对 飞机的作用力。设飞机着舰重量为m，着舰速度为VQ，拦阻 索拉力FP飞机航向过载为n，在拦阻的过程中，我们总希 望拦阻力能在最低水平，平稳的变化，所以我们可以充分利 用甲板的降落跑道长度，从而降低拦阻索中的应力水平，所 以，拦停距离取最大许用值Smax，贝IJ: ，0 F匾其中《眶，厂匾分别为过载和 拦阻索应力的最大许用值。 拦阻索最大许用拉力对拦阻力的限制 在拦阻过程中，随着飞机尾钩将拦阻索从拦阻机中不断 拉出，拦阻力也随之从零开始变化，如图3.1所示。其中， D为甲板滑轮间距离，s为飞机拦阻着舰后的位移，0为拦 阻索与其初始位置夹角，Fs飞机尾钩所受拦阻力，F,拦阻 阁4.1is机拦阻简mFv =2F 阁4.1 is机拦阻简m Fv =2Fzsin/9 sin 3 - S 4FZ5 a/452 + D2 Fs随着F JOS的增大而增大，所以 4Fmax5a/452 + D2 飞机最大过载对拦阻力的限制 拦阻着舰时，根据牛顿第二定律，飞机在航向上的受力 可以表示为：尺+ [-尽其中，斤为飞机所受的阻 力(空气阻力，甲板摩擦力等)，为发动机推力，n为飞 机航向过载。 若假设巧和什在拦阻过程中恒定不变，过载取最大许 用过载n max，则：《^maxmS + FT_Ff需要说明的是， 由于舰载飞机在着舰时，考虑到尾钩挂索失败，需要复飞 的情况，飞机着舰时并不关闭发动机。同时，若忽略 则不等式(4.7)右边会偏小，使得拦阻力最大许用值偏小。若 按照此结果设计拦阻机最大输出拦阻力，则在实际使用中， 由于飞机不关闭发动机，最终会导致拦阻机无法在规定距离 内拦停飞机，或者直接导致拦阻机被破坏。所以，此处考虑 发动机推力是必什要的。 拦阻力范围的初步确定 由上述两节，可以得出拦阻力需要满足的初步条件：