飛行甲板總布置設(shè)計(jì)中的若干問題研究.pdf

1、航空母艦作為人類歷史上最重要的武器平臺之一,在和平時(shí)期仍然是一個(gè)國家保護(hù)海洋領(lǐng)土完整、維持國際政治地位的有力武器。隨著近年來周邊國家對我國東海、南海等海域資源以及海洋領(lǐng)土的瘋狂掠奪,并且由于我國主要國際貿(mào)易航線上海盜威脅的同益嚴(yán)重,盡早建立一支或多支具有強(qiáng)大遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)能力的航母戰(zhàn)斗群已經(jīng)成為我國海軍近期發(fā)展的首要任務(wù),也是我國保護(hù)海洋領(lǐng)土完整、保護(hù)海洋資源不受侵犯、保護(hù)海上貿(mào)易航線安全的必要手段。
　　 論文對航空母艦上采用“彈射

2、起飛+阻攔降落”模式飛行甲板的總布置設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,分別采用公式推導(dǎo)、分析論證、算例驗(yàn)證等手段,對影響航空母艦飛行甲板總體設(shè)計(jì)的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討。研究內(nèi)容主要包括飛行甲板彈射器數(shù)量設(shè)計(jì)、彈射器系統(tǒng)在飛行甲板上的布置原則分析、阻攔系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)、艦載機(jī)鉤索后的減速過程分析等。此外,還對斜角甲板角度設(shè)計(jì)、上層建筑影響下的甲板氣流場特征、飛機(jī)升降機(jī)形式與數(shù)量設(shè)計(jì)、艦載機(jī)在甲板上的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等問題進(jìn)行了分析。最后,將前期工作進(jìn)行整理,提出了飛

3、行甲板主尺度、總布置等設(shè)計(jì)問題的基本方法與應(yīng)遵循的主要原則。
　　 系統(tǒng)闡述了目前世界上存在的短距垂直起降、滑躍起飛、彈射起飛等幾種較為典型的航空母艦甲板模式,分別針對其優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行了初步分析;總結(jié)了國內(nèi)學(xué)者近年來針對航空母艦總體設(shè)計(jì)與飛行甲板總體設(shè)計(jì)的相關(guān)研究以及一些具有代表性的科研成果。
　　 探討了將排隊(duì)理論應(yīng)用于航空母艦飛行甲板彈射器數(shù)量設(shè)計(jì)問題的可行性,并分析了將幾種典型的排隊(duì)論模型應(yīng)用于艦載機(jī)波次出動(dòng)能力研究

4、的可行性;選擇了對此問題適用性較強(qiáng)的M/M/1/K排隊(duì)系統(tǒng),并基于此模型,對彈射器數(shù)量c與艦載機(jī)群在波次出動(dòng)前的平均等待時(shí)間-Wq之間的聯(lián)系進(jìn)行了細(xì)致分析,在理論上建立了彈射器數(shù)量c與艦載機(jī)群波次出動(dòng)能力之間的映射關(guān)系。
　　 給出了艦載機(jī)在彈射滑塊作用下的運(yùn)動(dòng)特征;分析了彈射滑道末端與飛行甲板邊緣距離設(shè)計(jì)對艦載機(jī)離開彈射滑塊后速度增量的影響;以CFD方法為基本手段,考察了不同條件下噴氣偏流板后方的氣流場變化特征,探討了不同的彈

5、射器滑道起始端與偏流板距離設(shè)計(jì)對偏流板附近環(huán)境的影響,從飛行甲板人員、艦載機(jī)作業(yè)安全的角度提出了該距離的設(shè)計(jì)原則。
　　 對美國海軍艦載機(jī)著艦偏移量的求解方法進(jìn)行了深入研究,并對美國海軍基于正弦或余弦形式規(guī)則波的艦載機(jī)著艦偏移量求解方法進(jìn)行了修正;提出了求解航空母艦全壽命周期內(nèi)艦載機(jī)著艦點(diǎn)在降落跑道縱方向上分布特征的新方法;通過仿真實(shí)驗(yàn)獲得了艦載機(jī)在不同作業(yè)條件下的著艦點(diǎn)分布規(guī)律;將最佳阻攔索布置設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為有約束的多目標(biāo)優(yōu)化

6、問題,并利用適當(dāng)?shù)姆律鷥?yōu)化算法,對不同阻攔索數(shù)量要求下的最佳布置方案分別進(jìn)行了求解。
　　 對艦載機(jī)鉤住阻攔索后的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行了細(xì)致研究,探討了對艦載機(jī)“偏心+偏航”鉤索后減速特征的基本求解方法;將彎折波作用計(jì)入其中,編制了基于Matlab的計(jì)算程序?qū)ε炤d機(jī)鉤索減速過程中各種特征指標(biāo)進(jìn)行考察;選取不同的典型工況,對不同重量艦載機(jī)以不同回航速度鉤索后的滑跑過程進(jìn)行了分析,將計(jì)算結(jié)果分別繪制成“滑跑距離-尾鉤鉤載”曲線、“滑跑距離-

7、加速度”曲線、“滑跑距離-速度”曲線等,為處于各種不同回航狀態(tài)條件下的艦載機(jī)鉤索減速過程提供估算參考。
　　 對斜角甲板角度、上層建筑形式與位置、飛機(jī)升降機(jī)數(shù)量與位置、艦載機(jī)回轉(zhuǎn)等對飛行甲板總體設(shè)計(jì)有重要影響的關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討;著重闡述了降落跑道角度對甲板總體設(shè)計(jì)與艦載機(jī)作業(yè)安全的影響、上層建筑主尺度與位黃變化對甲板氣流場的影響、飛機(jī)升降機(jī)數(shù)量與布置形式對艦載機(jī)調(diào)運(yùn)作業(yè)安全的影響以及艦載機(jī)在飛行甲板上回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)翼尖軌跡的基本求解