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阻拦系统有限元建模与舰载机阻拦安全性研究
| 论文题名： | 阻拦系统有限元建模与舰载机阻拦安全性研究 |
| 关键词： | 航空母舰;阻拦系统;舰载机着舰;安全性分析 |
| 摘要： | 阻拦系统作为支持舰载机完成海上降落动作的重要部件，对保障与维持航空母舰战力有着至关重要的作用。当前，各国海军航母上的阻拦设备大多为钢索配合液压系统。在舰载机着舰时，尾钩挂住阻拦索将其拉出，压缩甲板下的液压元件使其输出阻拦力。最终使得舰载机拦停于一定距离范围内。在此过程中，阻拦索及阻拦系统表现出了极其复杂的动力学特征，这也使得对于舰载机而言这一过程是极其危险的。当舰载机挂索时，如果某些指标超出安全范围，将可能引发重大安全事故，造成人员及财产损失。因此，对阻拦系统以及舰载机的阻拦过程进行深入研究具有很高的必要性。 首先，本文针对弹性阻拦索受到尾钩冲击后的动力学表现进行了分析，研究了弯折波的传导规律。为了表现出这一过程，利用有限元法建立了由“弹簧-质量球”结构的索微元组成的阻拦索模型。 其次，以Mark7Mod3型阻拦系统为原型，根据流体力学，本文针对阻拦系统当中的主液压缸、滑轮缓冲装置、储能器以及末端缓冲装置等液压机构分别建立了动力学模型，研究了定长冲跑控制系统的工作原理。同时对舰载机在挂索后阻拦过程中的运动学与动力学进行了建模。 针对可能存在的安全性问题，本文提出了舰载机阻拦过程中具体的安全性要求，并据此分析了应满足的各项安全指标。此外，针对阻拦力约束，分析了其变化规律，对定长冲跑控制系统中的凸轮轮廓进行了改进设计。 最后，利用建立的阻拦系统与舰载机动力学模型，本文在VC++环境下搭建了仿真程序，对设定的不同初始工况完成了仿真试验。分析了各工况参数对阻拦过程的影响，根据设定的安全指标，确定了尾钩挂索时应满足的参数条件。对改进设计的凸轮进行了测试，分析了凸轮轮廓的改变对阻拦过程的影响，验证了改进设计对阻拦特性的改善。 |
| 作者： | 张皓晨 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 朱齐丹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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