航母尾流模擬及艦載機(jī)著艦控制的初步研究.pdf

1、艦載機(jī)起降技術(shù)是現(xiàn)代航空母艦/艦載機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),它涉及到飛行力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、船舶動(dòng)力學(xué)、導(dǎo)航與控制等多門學(xué)科。航母誘導(dǎo)尾流會對艦載機(jī)正常著艦產(chǎn)生不利影響,因此,提高飛機(jī)在尾流干擾下的著艦?zāi)芰哂兄匾饬x。
　　首先,采用計(jì)算流體力學(xué)方法對飛機(jī)下滑航線上氣流速度分布進(jìn)行模擬,重點(diǎn)討論了甲板風(fēng)和航母運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對尾流的影響。計(jì)算結(jié)果表明:甲板風(fēng)強(qiáng)度越大,飛機(jī)受到的尾流干擾越大,但尾流的影響范圍基本不受甲板風(fēng)強(qiáng)度的影響;隨著甲板風(fēng)風(fēng)向

2、的改變,尾流的影響范圍變化明顯,尾流的影響范圍主要受風(fēng)向角的影響;航母的縱搖、垂蕩運(yùn)動(dòng)使得尾流變化具有周期性,越接近艦尾氣流的周期性表現(xiàn)越強(qiáng)烈。
　　其次,建立了艦載機(jī)在尾流干擾下的著艦動(dòng)力學(xué)模型,并將CFD計(jì)算結(jié)果通過插值查表的方式輸入到尾流擾動(dòng)項(xiàng)中進(jìn)行聯(lián)合仿真,通過仿真得到了艦載機(jī)在距著艦點(diǎn)最后800米下滑過程中飛行參數(shù)變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:艦載機(jī)在著艦過程中依次遭遇到順風(fēng)、上洗氣流和順風(fēng)、下洗氣流的干擾,在順風(fēng)、上洗氣流區(qū)

3、,飛機(jī)航跡會出現(xiàn)上漂現(xiàn)象,在順風(fēng)、下洗氣流區(qū),飛機(jī)因升力減小而急劇下沉,最終導(dǎo)致飛機(jī)實(shí)際著艦點(diǎn)偏離理想著艦點(diǎn)。
　　最后,為了解決尾流干擾下艦載機(jī)著艦困難的問題,采用了非線性動(dòng)態(tài)逆和PID算法對艦載機(jī)自動(dòng)著艦控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在控制器設(shè)計(jì)前,按時(shí)標(biāo)分離原則將整個(gè)系統(tǒng)分成快慢不同的3個(gè)回路,然后針對不同回路從內(nèi)到外分別進(jìn)行控制率設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的控制率解耦能力、航跡跟蹤能力能夠滿足要求,且對尾流擾動(dòng)具有一定的抑制能力,