航母尾流模擬及艦載機著艦控制的初步研究.pdf

1、艦載機起降技術是現(xiàn)代航空母艦/艦載機系統(tǒng)的關鍵技術,它涉及到飛行力學、空氣動力學、船舶動力學、導航與控制等多門學科。航母誘導尾流會對艦載機正常著艦產(chǎn)生不利影響,因此,提高飛機在尾流干擾下的著艦能力具有重要意義。
　　首先,采用計算流體力學方法對飛機下滑航線上氣流速度分布進行模擬,重點討論了甲板風和航母運動狀態(tài)對尾流的影響。計算結果表明:甲板風強度越大,飛機受到的尾流干擾越大,但尾流的影響范圍基本不受甲板風強度的影響;隨著甲板風風向

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向角的影響;航母的縱搖、垂蕩運動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)越強烈。
　　其次,建立了艦載機在尾流干擾下的著艦動力學模型,并將CFD計算結果通過插值查表的方式輸入到尾流擾動項中進行聯(lián)合仿真,通過仿真得到了艦載機在距著艦點最后800米下滑過程中飛行參數(shù)變化規(guī)律。計算結果表明:艦載機在著艦過程中依次遭遇到順風、上洗氣流和順風、下洗氣流的干擾,在順風、上洗氣流區(qū)

3、,飛機航跡會出現(xiàn)上漂現(xiàn)象,在順風、下洗氣流區(qū),飛機因升力減小而急劇下沉,最終導致飛機實際著艦點偏離理想著艦點。
　　最后,為了解決尾流干擾下艦載機著艦困難的問題,采用了非線性動態(tài)逆和PID算法對艦載機自動著艦控制器進行了設計。在控制器設計前,按時標分離原則將整個系統(tǒng)分成快慢不同的3個回路,然后針對不同回路從內(nèi)到外分別進行控制率設計。仿真結果表明,本文所設計的控制率解耦能力、航跡跟蹤能力能夠滿足要求,且對尾流擾動具有一定的抑制能力,