CN101913432B

CN101913432B - 航空母舰舰载机起飞辅助机构

Info

Publication number: CN101913432B
Application number: CN2010102733738A
Authority: CN
Inventors: 臧铁淞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: CN101913432A

Abstract

本发明是一种舰载机起飞力学方法和实现该方法的一套机械机构。航母舰载机起飞时，通过“航空母舰舰载机起飞辅助机构”将飞机固定在甲板跑道上，当飞机发动机推力达到设计值时，“航空母舰舰载机起飞辅助机构”自动释放飞机，飞机以高加速度值滑跑起飞。利用本发明可以使重型战斗机苏33在载重26吨的情况下起飞距离只有110.27米；使用翘板的起飞距离缩短为：66.16米。利用本发明也可以使美国的F18舰载战斗机满载荷起飞距离为146.7米，使用翘板的起飞距离缩短为：88米。

Description

航空母舰舰载机起飞辅助机构

一、技术领域

军事工程领域；涉及航空母舰设计制造以及舰载飞机设计制造。

二、背景技术

航空母舰及舰载飞机的设计与制造属世界军事工程中的尖端技术领域，我国目前正在修复并续建从国外购买的航空母舰半成品，同时对航母的一些关键性技术进行科技攻关、试验。其中，至关重要的一个问题就是舰载机采用何种起飞方式，这涉及到航母的基本结构，一旦确定，航母的设计、生产便进入了不可逆过程。现今世界上航空母舰有两大类：一类是弹射器型平面甲板航母，以美国为代表，舰载机采用弹射式起飞。美国现役主力航母多采用蒸汽弹射器，新研发的电磁弹射器也开始服役；另一类是滑跃上翘甲板航母，以俄罗斯为代表，舰载机采用滑跃式起飞。我国正在修复并续建的属于此类滑跃上翘甲板航母。

弹射器航母具有甲板平整，飞机跑道短，载机面积大，舰载机起飞重量大等优点；但也有很多缺点：弹射器结构庞大占据了很大的空间，系统复杂、维护量大，消耗大量能源和淡水，制造成本高达数亿美圆，战时损坏或故障修复困难等等。翘板航母节省了弹射器所占用的巨大空间，舰载机起飞方式简单。但是，飞机跑道占用了甲板的很大面积，且甲板翘起部分利用率低。翘板航母还有一个致命缺点就是舰载机起飞重量受限，重型战斗机以及预警机难以起飞。

我国在航母项目上一直开展科技攻关，投入巨大。由于尚不能掌握制造蒸汽弹射器及电磁弹射器的核心技术，航母的设计与制造受到很大局限，目前仍以翘板型航母为主要参照，相关的设计、试验均围绕翘板滑跃式起飞而展开，重型战斗机及预警机起飞问题无疑成为巨大障碍。本人发明“航空母舰舰载机起飞辅助机构”正是针对国家国防建设的现实需要，通过发明一种简单而可靠的机械机构，利用力学原理来解决航母舰载机起飞的问题。

“航空母舰舰载机起飞辅助机构”通过力学原理，充分利用航空发动机的推力，提高舰载机起飞加速度值，缩短舰载机起飞滑跑距离，从而大大提高舰载机起飞重量。应用“航空母舰舰载机起飞辅助机构”将使航母舰载重型战斗机及预警机起飞问题得以解决。

三、发明内容

本发明是一种舰载机起飞力学方法和实现该方法的一套机械机构。航母舰载机起飞时，通过“航空母舰舰载机起飞辅助机构”将飞机固定在甲板跑道上，当飞机发动机推力达到设计值时，“航空母舰舰载机起飞辅助机构”自动释放飞机，飞机以高加速度值滑跑起飞。

本发明的第一特征是：用外力将飞机固定在跑道上，使飞机发动机产生的推力与外力相等而处于静止，避免飞机在推力上升到最大起飞推力前的过程中产生位移；当飞机发动机推力达到最大起飞推力时外力解除，飞机以最大推力起步，高加速度滑行。相对于采用飞机轮刹车的方法，本发明优越性明显。采用刹车方法时，当飞机发动机推力超过轮胎与跑道的摩擦力时刹车失效，飞机不能发挥最大推力起步，而且刹车系统释放有延迟性。

本发明的第二特征是：采用一套液压升降的机械机构，通过压力钳装置与舰载机的尾钩联接，实现外力固定飞机于跑道的方法；压力钳工作压力可调整为等效飞机最大推力，当飞机推力达到最大时压力钳释放舰载机尾钩；“航空母舰舰载机起飞辅助机构”不工作时，通过液压传动降至甲板跑道下面，其上盖板与甲板密合平整；工作时，通过液压传动升起，舰载机尾钩挂入压力钳口，护板推至与甲板密合平整，防止尾钩释放后出现障碍。

“航空母舰舰载机起飞辅助机构”由以下部件构成(可参阅说明书附图)：

1.上盖板

2.台型压盖

3.轴承

4.基座

5.带肩螺栓

6.滑槽

7.滑轨

8.主液压缸

9.平行连杆

10.铰链支座

11.压力钳

11.1.可调压力器

11.2.压力钳比例杆

11.3.压力钳口

12.护板

13.副液压缸

14.止推垫片

15.轴

上盖板在机构不工作期间起到甲板的作用，其材料强度必须高于甲板材料强度。由于要承受来自飞机尾焰的高温，上盖板材料必须耐高温，必要时可采取隔热、冷却措施。

主液压缸除了升降“航空母舰舰载机起飞辅助机构”以外，要承受飞机最大推力带来的压力，设计值必须留有充分的余量。

压力钳材料除了高强度、耐高温之外，压力钳口材料要求对舰载机尾钩不能造成严重磨损，必要时可安装可更换垫片；舰载机最大推力、压力钳口α角度、比例杆尺寸，决定了压力器设计压力值；压力器首选弹簧式可调类型。

护板材料与顶盖板相同，其滑动伸缩驱动副液压缸与主液压缸联动，当主液压缸伸出达工作位时，副液压缸驱动护板滑出并与甲板密合；工作完毕后“航空母舰舰载机起飞辅助机构”收回时，副液压缸先行驱动护板滑进后，主液压缸随后驱动“航空母舰舰载机起飞辅助机构”降下归位。

“航空母舰舰载机起飞辅助机构”工作模拟计算：

舰载机型：苏33

起飞重量：M＝26000kg

最大工作推力：F＝2×14800kg＝29600kg＝290080n

起飞离舰速度：Vt＝223km/h＝61.94m/s

航母航速：Vo＝24节＝12.33m/s

应用“航空母舰舰载机起飞辅助机构”起飞时的起步加速度为：

a＝F/M＝290080÷26000＝11.16m/s²

苏33的起飞距离为：

S＝(Vt-Vo)²/2a＝(61.94-12.33)²÷2÷11.16＝110.27m

可见，苏33在载重26吨的情况下起飞距离只有110.27米，已经可以不用翘板起飞了。如果考虑到使用翘板，则起飞距离缩短为：110.27×0.6＝66.16米。实际上，航母的航速可达30节，上述计算尚有余量。

如果将上例舰载机换成美国的F18，使用“航空母舰舰载机起飞辅助机构”后起飞距离为146.7米，可以不用弹射器直接起飞了。

由上述模拟计算可见，采用“航空母舰舰载机起飞辅助机构”后，有效缩短了起飞滑跑距离，重载战斗机可以在航母上直接起飞。相信通过实际测试，预警机也可以在“航空母舰舰载机起飞辅助机构”的帮助下顺利起飞。

发明“航空母舰舰载机起飞辅助机构”从军事工程的角度看，其意义无疑是十分重大的。从经济领域的角度看，“航空母舰舰载机起飞辅助机构”结构简单，生产制造没有困难，而且其带来的效益是非常巨大的。航母弹射器制造成本数亿美元，消耗和维护更是费用惊人。随着航空发动机性能的不断提升，不久的将来“航空母舰舰载机起飞辅助机构”一定可以替代弹射器，由此而来的经济利益可以想见。

四、附图说明

附图用装配结构三视图准确表达了“航空母舰舰载机起飞辅助机构”各个部件之间的相互关系、机械原理及工作位置。图中1至15数字编号标明了“航空母舰舰载机起飞辅助机构”的各个部件；用α标示了压力钳口角度及工作位置；用虚线标示了舰载机尾钩工作时所处位置。

五、具体实施方式

“航空母舰舰载机起飞辅助机构”由压力钳及平行四连杆构成，压力钳用台型压盖通过轴及带肩螺栓固定于基座上，压力钳体可绕轴做小角度转动；基座用铰链支座通过主液压缸及四根平行杆铰接于航母甲板下方箱体内；工作时，主液压缸推出，基座由四连杆支撑做平行上升至工作位置，副液压缸推出使护板滑出并与甲板密合；舰载机尾钩挂入压力钳口，飞机发动机加速并开加力；当飞机推力达到克服压力钳设计压力值时，钳口滑开飞机冲出。“航空母舰舰载机起飞辅助机构”不需要工作时，副液压缸驱动护板回缩后，主液压缸缩回，机构降至箱体内，上盖板与甲板密合，甲板保持平整。

Claims

1.一种通过尾钩限制及释放飞机，使航空母舰舰载机加速起飞、缩短起飞滑跑距离的方法，特征是：用压力钳装置构成的机械机构通过飞机尾钩将飞机固定在跑道上，使飞机发动机产生的推力达到最大起飞推力前与压力钳装置产生的拉力相等而处于静止，避免飞机在推力上升到最大起飞推力前的过程中产生位移；当飞机发动机推力达到最大起飞推力时压力钳装置自动释放飞机尾钩，飞机以最大推力起步，高加速度滑行。

2.实现航空母舰舰载机加速起飞、缩短起飞滑跑距离的带有压力钳装置的机械机构，特征是：采用机械机构，通过压力钳装置与舰载机的尾钩联接，将飞机固定于跑道；压力钳由可调压力器、压力钳比例杆及压力钳口组成，压力钳工作压力调整为等效飞机最大推力，当飞机推力达到最大时压力钳自动释放舰载机尾钩；该机构不工作时，通过液压传动降至甲板跑道下面，其上盖板与甲板密合平整；工作时，通过液压传动升起，舰载机尾钩挂入压力钳口，护板推至与甲板密合平整，防止尾钩释放后出现障碍。