可滑動可控運動降落區的製作方法
2023-08-03 09:54:36 1
專利名稱：可滑動可控運動降落區的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種艦載機降落區，尤其是一種可滑動可控運動艦載機降落區，屬於飛行器輔助著陸、著艦減震緩衝和剎停裝置的配置領域。
背景技術：
飛機在著陸衝擊時，會產生很大的衝擊載荷，如何有效地吸收飛機著陸產生的動能以降低飛機在著陸衝擊過程中承受的衝擊載荷，一直是飛機起落架設計分析領域中必須面對的重要問題。隨著飛機設計中飛機重量增加和下沉速度加大等要求的不斷提高，飛機機身和起落架所承受的著陸衝擊載荷也隨之增加。這種問題在艦載機著艦和空天、太空梭的著陸過程中尤顯突出。一直以來，人們主要通過對起落架結構緩衝系統的設計改進與參數的優化設計以及在起落架上加入控制系統等方法來降低飛機著陸衝擊載荷。在無降落區的常規情況下，飛機著陸時相對於地面的衝擊主要由飛機起落架緩衝系統承擔。起落架緩衝裝置由輪胎和緩衝器兩部分組成。緩衝的實質就是使飛機的著陸動能消耗在緩衝系統(輪胎和緩衝器)上。除非採用抗墜毀設計，否則一般飛機結構(起落架結構、機翼、機身)的變形僅消耗很少量的動能。航空母艦是一個空間有限的運動機場。艦載機著艦與陸基飛機著陸相比，具有以下特點由於航空母艦的區域非常有限，甲板長度一般只有20(Γ300米，而艦載機著艦之後滑行的距離相對較大；所以艦載機著艦下沉速率比陸基飛機更快，達到5飛m/s，而陸基飛機只有3 m/s;同時，艦載機著艦的精確性要求高。因此，艦載機的著艦下沉速率較陸基飛機相比要大很多，飛機起落架和飛行員所承受衝擊載荷和過載係數較大，對飛機機體內零部件的使用壽命和操縱、燃油等系統的可靠性存在不利影響，艦載機著艦之後水平方向動能無法及時耗散。過載係數對於機身和飛行員而言是一種很大的威脅，所以如何降低起落架著艦的動態響應及其最終受到的衝擊力非常重要。海軍飛機考慮到海浪上拋甲板的影響(相當於 2. 4m/s的下沉速度)和很少或沒有平飄著陸，及略高的下滑進場角著陸的影響，取用了高達6 7m/s，甚至更高的下沉速度。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種可滑動可控運動艦載機降落區，其通過在航空母艦的飛行甲板上增加減震緩衝系統、浮動板、滾輪、剎車裝置及導軌，構成可滑動可控運動降落區，使得艦載機著艦產生的衝擊載荷減小；同時著艦產生的水平方向動能帶動降落區裝置一同沿導軌滑動，利用剎車系統同時消耗降落區裝置和艦載機水平方向的動能，從而降低艦載機著艦之後滑行的距離，克服上述缺點，對艦載機減小輪胎重量、增加輪胎壽命、減小道面磨損、減小收放空間要求、減小結構重量、增加起降次數、增強緩衝支柱剛度和提高攔阻性能都具有重要理論意義和工程應用價值。為實現以上的技術目的，本發明將採取以下的技術方案
3一種可滑動可控運動降落區，包括降落區浮動板以及艦載機攔阻裝置，所述艦載機攔阻裝置包括攔阻鉤及攔阻索，所述攔阻鉤安裝在艦載機上，而攔阻索則安裝在降落區浮動板的上表面，且攔阻索上安裝有用於檢測攔阻索受力情況的力傳感器；所述降落區浮動板的下表面通過減震緩衝支撐裝置支撐在飛行甲板上；所述減震緩衝支撐裝置包括輪軸、設置在輪軸與降落區浮動板之間的減震緩衝裝置以及安裝在輪軸上的滾輪；所述輪軸與動力驅動裝置的輸出端連接，所述滾輪配置有剎車裝置，該剎車裝置包括剎車片、與剎車片連接的剎車伺服驅動裝置以及剎車控制裝置，所述剎車控制裝置根據力傳感器所反饋的信息， 自動控制剎車伺服驅動裝置的輸出；所述動力驅動裝置包括動力裝置、用於檢測輪軸和降落區浮動板在飛行甲板上位置的位移傳感器以及運動控制裝置，所述運動控制裝置根據位移傳感器以及力傳感器所反饋的信息，結合艦載機著艦時的方位姿態角，自動控制動力裝置的輸出。所述飛行甲板上鋪設有一組與滾輪配合使用的導軌；該組導軌中的每一條導軌的兩端部均設置有限位鎖。所述減震緩衝裝置包括支撐彈簧以及支撐阻尼器；所述輪軸的兩端附近的軸體上均安裝有支撐懸架；所述支撐彈簧的一端與其中一個支撐懸架連接，另一端則與降落區浮動板的下表面連接；所述支撐阻尼器的一端與另一個支撐懸架連接，另一端則與降落區浮動板的下表面連接。根據以上的技術方案，可以實現以下的有益效果
1、在航空母艦上增加了減震緩衝裝置，有效降低了飛機起落架和飛行員所承受的衝擊載荷和過載係數，提高了飛機內部各系統的可靠性和使用壽命；2、使得飛機起落架結構重量有所減輕，而減少的這部分結構重量可以用於飛彈等武器裝備和燃油設備的設計安裝中；3、通過帶動降落區裝置的一同滑動，耗散水平方向動能，減小了艦載機著艦之後滑行的距離；4、可控運動的降落區可根據艦載機即將著艦的方位姿態角等參數，合理控制降落區浮動板沿導軌位置，提高著艦安全性。
圖1可滑動可控運動降落區組成示意圖
圖2可滑動可控運動降落區減震緩衝系統示意3可滑動可控運動降落區動力、剎停系統示意4可滑動可控運動降落區定向運動約束系統示意圖
圖中標號名稱1、艦載機，2、攔阻鉤，3、降落區浮動板，4、攔阻索，5、支撐懸架，6、 支撐彈簧，7、支撐阻尼器，8、動力裝置，9、位移傳感器，10、運動控制裝置，11、輪軸， 12、滾輪，13、導軌，14、剎車裝置，15、限位鎖。
具體實施例方式附圖非限制性地公開了本發明所涉及優選實施例的結構示意圖；以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。如圖1至4所示，本發明所述的可滑動可控運動降落區，包括降落區浮動板以及艦載機攔阻裝置，所述艦載機攔阻裝置包括攔阻鉤及攔阻索，所述攔阻鉤安裝在艦載機上，而攔阻索則安裝在降落區浮動板的上表面，且攔阻索上安裝有用於檢測攔阻索受力情況的力傳感器；所述降落區浮動板的下表面通過減震緩衝支撐裝置支撐在飛行甲板上；所述減震緩衝支撐裝置包括輪軸、設置在輪軸與降落區浮動板之間的減震緩衝裝置以及安裝在輪軸上的滾輪；所述輪軸與動力驅動裝置的輸出端連接，所述滾輪配置有剎車裝置，該剎車裝置包括剎車片、與剎車片連接的剎車伺服驅動裝置以及剎車控制裝置，所述剎車控制裝置根據力傳感器所反饋的信息，自動控制剎車伺服驅動裝置的輸出；所述動力驅動裝置包括動力裝置、用於檢測輪軸和降落區浮動板在飛行甲板上位置的位移傳感器以及運動控制裝置，所述運動控制裝置根據位移傳感器以及力傳感器所反饋的信息，結合艦載機著艦時的方位姿態角，自動控制動力裝置的輸出。所述飛行甲板上鋪設有一組與滾輪配合使用的導軌；該組導軌中的每一條導軌的兩端部均設置有限位鎖。所述減震緩衝裝置包括支撐彈簧以及支撐阻尼器；所述輪軸的兩端附近的軸體上均安裝有支撐懸架；所述支撐彈簧的一端與其中一個支撐懸架連接，另一端則與降落區浮動板的下表面連接；所述支撐阻尼器的一端與另一個支撐懸架連接，另一端則與降落區浮動板的下表面連接。對於附圖1所示可滑動可控運動降落區，包括了攔阻系統、減震緩衝系統、動力系統、運動控制系統、定向運動約束系統和剎停系統，其工作原理是
(a)、攔阻系統由安裝於艦載機1上的攔阻鉤2、以及布置於降落區浮動板3上的攔阻索4組成，著艦時，艦載機1尾部放下的攔阻鉤2勾住降落區浮動板3上布置的攔阻索4，與攔阻系統進行咬合，耗散艦載機的水平方向動能；
(b)、減震緩衝系統由置於降落區浮動板3下方的支撐懸架5、支撐彈簧6和支撐阻尼器7組成，當降落區浮動板3受到正常工作狀態下艦載機1著艦的衝擊時，降落區浮動板3 向下運動，此時壓縮支撐彈簧6，同時支撐阻尼器7耗散衝擊產生的能量，有效降低飛機起落架所承受衝擊載荷；
(c)、動力系統由與輪軸連接的動力裝置8組成，運動控制系統由位移傳感器9和運動控制裝置10組成。位移傳感器9測量降落區浮動板3和減震系統支撐懸架5在航空母艦飛行甲板上的相對位置參數，結合艦載機1即將著艦的方位姿態角等參數，利用動力裝置8 帶動輪軸11和滾輪12轉動，整個降落區裝置受運動控制裝置10的合理控制在導軌13上移動，使得艦載機1在最合適的位置與降落區浮動板3接觸，便於攔阻鉤勾住攔阻索，實現艦載機1的有效攔阻，防止艦載機1著艦超前或偏後，攔阻鉤2不能與攔阻系統咬合；當攔阻鉤勾住攔阻索時，力傳感器反饋出攔阻索的受力情況，運動控制裝置10制停動力裝置8。(d)、定向運動約束系統由安裝於減震系統支撐懸架5上的輪軸11、滾輪12和導軌13組成，導軌13限定了減震系統支撐懸架5、輪軸11和滾輪12的側向移動，使之只能沿著導軌13縱向運動，並增加限位鎖15使得降落區裝置在導軌13的端部受限，保證降落區裝置在航空母艦上的合理位置；
(e)、剎停系統由滾輪12、導軌13和剎車裝置14組成，當艦載機1著艦時，攔阻系統使得艦載機1受攔阻，即攔阻鉤勾住攔阻索，攔阻索受力，艦載機1帶動降落區浮動板3同時向前運動，此時剎車伺服驅動裝置工作，剎車裝置14使得滾輪12停止轉動，艦載機1、降落區浮動板3與剎車制動的滾輪12在導軌13上滑動，滑動過程中產生較大的滑動摩擦力消耗艦載機水平方向動能，使艦載飛機與降落區裝置能夠在較短的距離內達到相對於航空母艦靜止。
權利要求
1.一種可滑動可控運動降落區，其特徵在於包括降落區浮動板以及艦載機攔阻裝置，所述艦載機攔阻裝置包括攔阻鉤及攔阻索，所述攔阻鉤安裝在艦載機上，而攔阻索則安裝在降落區浮動板的上表面，且攔阻索上安裝有用於檢測攔阻索受力情況的力傳感器；所述降落區浮動板的下表面通過減震緩衝支撐裝置支撐在飛行甲板上；所述減震緩衝支撐裝置包括輪軸、設置在輪軸與降落區浮動板之間的減震緩衝裝置以及安裝在輪軸上的滾輪； 所述輪軸與動力驅動裝置的輸出端連接，所述滾輪配置有剎車裝置，該剎車裝置包括剎車片、與剎車片連接的剎車伺服驅動裝置以及剎車控制裝置，所述剎車控制裝置根據力傳感器所反饋的信息，自動控制剎車伺服驅動裝置的輸出；所述動力驅動裝置包括動力裝置、用於檢測輪軸和降落區浮動板在飛行甲板上位置的位移傳感器以及運動控制裝置，所述運動控制裝置根據位移傳感器以及力傳感器所反饋的信息，結合艦載機著艦時的方位姿態角， 自動控制動力裝置的輸出。
2.根據權利要求1所述的可滑動可控運動降落區，其特徵在於所述飛行甲板上鋪設有一組與滾輪配合使用的導軌；該組導軌中的每一條導軌的兩端部均設置有限位鎖。
3.根據權利要求1所述的可滑動可控運動降落區，其特徵在於所述減震緩衝裝置包括支撐彈簧以及支撐阻尼器；所述輪軸的兩端附近的軸體上均安裝有支撐懸架；所述支撐彈簧的一端與其中一個支撐懸架連接，另一端則與降落區浮動板的下表面連接；所述支撐阻尼器的一端與另一個支撐懸架連接，另一端則與降落區浮動板的下表面連接。
全文摘要
本發明公開了一種可滑動可控運動降落區，包括降落區浮動板及艦載機攔阻裝置，艦載機攔阻裝置包括攔阻鉤及攔阻索；降落區浮動板的下表面通過減震緩衝支撐裝置支撐在飛行甲板上；減震緩衝支撐裝置包括輪軸、減震緩衝裝置以及安裝在輪軸上的滾輪；輪軸與動力驅動裝置的輸出端連接，滾輪配置有剎車裝置。由此可知，本發明通過在航空母艦的飛行甲板上增加減震緩衝系統、浮動板、滾輪、剎車裝置及導軌，構成可滑動可控運動降落區，使得艦載機著艦產生的衝擊載荷減小；同時，艦載機著艦產生的水平方向動能帶動降落區裝置一同沿導軌滑動，利用剎車系統同時消耗降落區裝置和艦載機水平方向的動能，從而降低艦載機著艦之後滑行的距離。
文檔編號B64F1/00GK102351043SQ20111021197
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者張明, 王偉, 聶宏, 魏小輝 申請人:南京航空航天大學