CN106081148A - 飞机着舰或着陆电磁拦阻装置 - Google Patents

飞机着舰或着陆电磁拦阻装置 Download PDF

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Abstract

飞机着舰或着陆电磁拦阻装置，涉及一种电磁拦阻系统，目的是为了解决现有助降拦阻系统存在质量大、体积大、结构复杂、可靠性低等问题。该装置包括两台结构相同的旋转型电磁拦阻器和一根拦阻索；旋转型电磁拦阻器包括旋转电机、旋转型涡流制动器、拦阻索缆鼓和电机驱动控制器，旋转电机、旋转型涡流制动器和拦阻索缆鼓共用一根转轴；两台旋转型电磁拦阻器以飞机降落跑道为中心对称布置，拦阻索的两端分别缠绕在两个拦阻索缆鼓上。本发明适用于航母舰载机的着舰或着陆。

Description

飞机着舰或着陆电磁拦阻装置
技术领域
本发明涉及一种电磁拦阻系统，适用于航母舰载机的着舰或着陆。
背景技术
目前，航母上的舰载机助降拦阻系统主要采用拦阻索。由于飞行速度非常高，舰载机在着舰时，航母的甲板长度远不能满足降落滑行距离，因此必须借助拦阻索的阻力作用使其顺利降落。
传统的拦阻索系统采用的是液压拦阻装置，存在运动部件多、系统重量大、瞬间冲击力大、可靠性低等缺点。此外，为避免着舰时的拦阻载荷超过机体强度或液压拦阻装置的制动力，液压拦阻装置对舰载机着舰时的重量和着舰速度都有较为严格的要求，尽管要求严格，舰载机着舰时拉断拦阻索的情况仍时有发生。
电磁拦阻系统是近十年来出现的新型拦阻方案，美国通用原子公司提出的技术方案是涡轮电力系统，采用将水涡轮阻尼装置与电磁阻尼装置结合的技术方案，但该装置仍然属于一种机械与电磁混合形式，系统结构较为复杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有助降拦阻系统存在质量大、体积大、结构复杂、可靠性低等问题，提出了一种飞机着舰或着陆电磁拦阻装置。
本发明所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置包括两台结构相同的旋转型电磁拦阻器1和一根拦阻索2；
旋转型电磁拦阻器1包括旋转电机1-1、旋转型涡流制动器1-2、拦阻索缆鼓1-3和电机驱动控制器，旋转电机1-1、旋转型涡流制动器1-2和拦阻索缆鼓1-3共用一根转轴；
两台旋转型电磁拦阻器1以飞机降落跑道为中心对称布置，拦阻索2的两端分别缠绕在两个拦阻索缆鼓1-3上。
本发明所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置，充分发挥了基于电磁感应原理产生的被动阻尼力在拦阻系统中的作用，从而减小拦阻系统的体积重量、减少航母设计的制约因素，同时提高了装置的可靠性，具有结构简单、易于实现、质量小、体积小、拦阻力大、拦阻力可控、拦阻索可快速复位、可靠性高等优点。
附图说明
图1为实施方式一所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置的原理示意图；
图2为实施方式一所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置的结构示意图；
图3为实施方式一中的旋转型电磁拦阻器的结构示意图；
图4为实施方式二中的旋转型涡流制动器的立体图；
图5为实施方式二中的旋转型涡流制动器的侧视图；
图6为实施方式三第一种方案中导体板的结构示意图；
图7为实施方式三第二种方案中导磁板的结构示意图；
图8为实施方式三第三种方案中导体板与导磁板组合的结构示意图；
图9为实施方式四中的端部定子的立体图；
图10为实施方式四中的端部定子的侧视图；
图11为实施方式四中的中间定子的一个侧面的结构示意图；
图12为实施方式四中的中间定子的另一个侧面的结构示意图；
图13为实施方式四中的中间定子的侧视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置包括两台结构相同的旋转型电磁拦阻器1和一根拦阻索2；
旋转型电磁拦阻器1包括旋转电机1-1、旋转型涡流制动器1-2、拦阻索缆鼓1-3和电机驱动控制器，旋转电机1-1、旋转型涡流制动器1-2和拦阻索缆鼓1-3共用一根转轴，电机驱动控制器的控制信号输出端与旋转电机1-1的控制信号输入端连接；
两台旋转型电磁拦阻器1以飞机降落跑道为中心对称布置，拦阻索2的两端分别缠绕在两个拦阻索缆鼓1-3上。
本实施方式所述的电磁拦阻装置的工作原理为：舰载机着舰时或着陆时，舰载机尾勾与电磁拦阻装置中的拦阻索挂接，拦阻索同时带动两个旋转型电磁拦阻器1中的旋转电机1-1和旋转型涡流制动器1-2旋转，旋转电机1-1和旋转型涡流制动器1-2分别产生主动电磁制动力和被动电磁阻尼力，使舰载机在外力作用之下迅速减速；在着舰过程中，两个旋转型电磁拦阻器1中的旋转电机1-1在电机驱动控制器的作用之下，将根据舰载机运行轨迹实时校正其两侧所受到的制动力偏差，防止飞机发生侧移；着舰完成后，两个电机驱动控制器分别控制两个旋转型电磁拦阻器1中的旋转电机1-1反转，实现拦阻索快速回收复位，以备下次着舰使用。
具体实施方式二：结合图2、图4和图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置的进一步限定，本实施方式中，所述旋转型涡流制动器1-2为多层盘式结构，包括N+1层定子和N层转子，N为正整数，定子与转子沿轴向交替分布，共形成2N层气隙，各层气隙的轴向长度相等；
定子包括圆盘形的导磁轭板和多个永磁体，多个永磁体在导磁轭板表面沿圆周方向均匀分布；
转子为圆盘形。
如图2所示，旋转电机1-1的外壳和旋转型涡流制动器1-2的定子均固定在支撑框架4上，拦阻索缆鼓1-3转动时带动转轴转动，转轴带动旋转电机1-1的转子和旋转型涡流制动器1-2的转子转动。
具体实施方式三：结合图6至图8说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置的进一步限定，本实施方式中，N层转子采用以下三种结构中的任意一种、两种或三种；
第一种结构：转子采用低电阻率非磁性导体板(即导体板，用A表示)；
第二种结构：转子采用导磁材料板(即导磁板，用B表示)；
第三种结构：转子包括两个低电阻率非磁性导体板和一个圆盘形导磁板，两个导体板分别粘接在导磁板的两侧(即导体板与导磁板的组合，用C表示)。
当N个转子均采用第一种结构时，各层转子采用的导体材料可以相同或不同，轴向厚度可以相同或不同；
当N个转子均采用第二种结构时，各层转子采用相的导磁材料可以相同或不同，且轴向厚度可以相同或不同；
当N个转子均采用第三种结构时，各层转子的材料均可以相同或不同，且各层转子的轴向总厚度可以相同或不同。
所述旋转型涡流制动器1-2的转子有多种方案，各层转子可以采用相同材料，也可以采用不同材料；本实施方式提出三种转子材料方案，共7种组合形式：
由于所述旋转型涡流制动器1-2为多层盘式结构，因此三种方案可以单独使用，或两两组合，或三者组合，共形成7种组合形式；对于组合式转子，各层转子可根据需要按任意组合规律沿轴向与定子层间隔布置。
7种组合形式分别为：
第1种：采用第一种结构，转子以A、A-A、A-A-A等方式沿轴向与定子层间隔布置；
第2种：采用第二种结构，转子以B、B-B、B-B-B等方式沿轴向与定子层间隔布置；
第3种：采用第三种结构，转子以C、C-C、C-C-C等方式沿轴向与定子层间隔布置；
第4种：采用第一种结构和第二种结构，两种转子以A-B、A-B-A、B-A-B、A-B-A-B、A-B-B-A、B-A-A-B等任意组合规律沿轴向与定子层间隔布置；
第5种：采用第一种结构和第三种结构，两种转子以A-C、A-C-A、C-A-C、A-C-A-C、A-C-C-A、C-A-A-C等任意组合；
第6种：采用第二种结构和第三种结构，两种转子以B-C、B-C-B、C-B-C、B-C-B-C、B-C-C-B、C-B-B-C等任意组合规律沿轴向与定子层间隔布置；
第7种：采用第一种结构、第二种结构和第三种结构，三种转子以A-B-C、A-C-B、A-B-C-A、A-B-C-A-B-C等任意组合规律沿轴向与定子层间隔布置。
采用组合式转子的目的是利用不同材料的反应板具有不同阻尼力-速度特性曲线的特点，进行合理叠加，使旋转型涡流制动器的制动力-速度特性曲线平滑，即保证舰载机着舰时，从高速至低速的整个过程中，舰载机可以受到恒定的制动力，提高拦阻性能。
具体实施方式四：结合图9至图13说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二和三所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置的进一步限定，本实施方式中，旋转型涡流制动器1-2中位于两端的定子为端部定子，其余的定子为中间定子；
所述端部定子包括一个端部导磁轭板和2M块扇形(或矩形)永磁体，M为正整数，2M块永磁体在端部导磁轭板上沿圆周方向均匀分布，同一个导磁轭板上同一侧面沿圆周方向相邻永磁体充磁方向相反；
所述中间定子包括一个中间导磁轭板和4M块扇形(或矩形)永磁体，其中2M块永磁体在中间导磁轭板一侧表面沿圆周方向均匀分布，另外2M块永磁体在中间导磁轭板另一侧表面沿圆周方向均匀分布，永磁体充磁方向沿轴向充磁，同一个导磁轭板上同一侧面沿圆周方向相邻永磁体充磁方向相反，同一个导磁轭板两个侧面对应位置的永磁体充磁方向相同，沿轴向相邻两个导磁轭板对应位置的永磁体充磁方向相同；
沿轴向方向，端部定子与中间定子对应位置的永磁体充磁方向相同。

Claims (4)

1.飞机着舰或着陆电磁拦阻装置，其特征在于，包括两台结构相同的旋转型电磁拦阻器(1)和一根拦阻索(2)；
旋转型电磁拦阻器(1)包括旋转电机(1-1)、旋转型涡流制动器(1-2)、拦阻索缆鼓(1-3)和电机驱动控制器，旋转电机(1-1)、旋转型涡流制动器(1-2)和拦阻索缆鼓(1-3)共用一根转轴；
两台旋转型电磁拦阻器(1)以飞机降落跑道为中心对称布置，拦阻索(2)的两端分别缠绕在两个拦阻索缆鼓(1-3)上。
2.根据权利要求1所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置，其特征在于，所述旋转型涡流制动器(1-2)为多层盘式结构，包括N+1层定子和N层转子，N为正整数，定子与转子沿轴向交替分布，共形成2N层气隙，各层气隙的轴向长度相等；
定子包括圆盘形的导磁轭板和多个永磁体，多个永磁体在导磁轭板表面沿圆周方向均匀分布；
转子为圆盘形。
3.根据权利要求2所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置，其特征在于，N层转子采用以下三种结构中的任意一种、两种或三种；
第一种结构：转子采用低电阻率非磁性导体板；
第二种结构：转子采用导磁材料板；
第三种结构：转子包括两个低电阻率非磁性导体板和一个圆盘形导磁板，两个导体板分别粘接在导磁板的两侧。
4.根据权利要求2或3所述的飞机着舰或着陆电磁拦阻装置，其特征在于，旋转型涡流制动器(1-2)中位于两端的定子为端部定子，其余定子为中间定子；
所述端部定子包括一个端部导磁轭板和2M块扇形永磁体，M为正整数，2M块永磁体在端部导磁轭板上沿圆周方向均匀分布，同一个导磁轭板上同一侧面沿圆周方向相邻永磁体充磁方向相反；
所述中间定子包括一个中间导磁轭板和4M块扇形永磁体，其中2M块永磁体在中间导磁轭板一侧表面沿圆周方向均匀分布，另外2M块永磁体在中间导磁轭板另一侧表面沿圆周方向均匀分布，永磁体充磁方向沿轴向充磁，同一个导磁轭板上同一侧面沿圆周方向相邻永磁体充磁方向相反，同一个导磁轭板两个侧面对应位置的永磁体充磁方向相同，沿轴向相邻两个导磁轭板对应位置的永磁体充磁方向相同；
沿轴向方向，端部定子与中间定子对应位置的永磁体充磁方向相同。
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