CN108033020A - 一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法，包括座椅弹射时，判断横滚角是否大于第一阈值，如果是，判断横滚角是否小于第二阈值，而如果否，则判断横滚角是否大于第三阈值；当横滚角大于等于第二阈值时，控制方法结束，如果横滚角小于第二阈值，控制左侧姿态火箭工作，把座椅姿态纠正到横滚角大于第二阈值时，控制右侧姿态火箭点火工作；如果横滚角小于等于第三阈值，则控制方法结束，如果横滚角大于第三阈值，则控制右侧姿态火箭工作，把座椅姿态纠正到横滚角小于第三阈值时，控制左侧姿态火箭点火工作。本发明可使飞行员的落水处位于边界条件之外，避免飞行员落水后会与航母相撞和被航母吸入舰底。

Description

一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法
技术领域
本发明涉及弹射救生技术领域，尤其涉及一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法。
背景技术
目前对舰载机的弹射救生研究集中在舰载机的着舰和巡航自由飞阶段。舰载机巡航自由飞阶段的弹射救生问题与陆基飞机差异不大，用陆基飞机座椅弹射的控制逻辑可以直接带入到舰载机中，然而着舰时，相比于陆基飞机着陆的座椅弹射轨迹，舰载机需要考虑到与舰岛的干涉，避免座椅与舰岛相撞，导致救生失败。当前的舰载机救生体系并不健全，对滑跃起飞阶段的应急座椅弹射轨迹控制方面处于空白。
发明内容
鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法，以克服舰载机起飞应急弹射时存在的飞行员落入航母行进轨迹内和被吸入舰底的问题，有效提高飞行员的救生成功率。
本发明的上述目的是利用以下的技术方案实现的：
一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法，包括：
实时获取座椅横滚角；
座椅弹射时，判断横滚角是否大于第一阈值，如果判断结果为是，那么进一步判断横滚角是否小于第二阈值，而如果判断结果为否，那么进一步判断横滚角是否大于第三阈值；
当横滚角大于等于第二阈值时，控制方法直接结束，如果横滚角小于第二阈值，那么控制左侧姿态火箭工作，纠正座椅姿态，然后适时获取并判断座椅运动过程中的横滚角是否大于第二阈值，当座椅姿态被纠正到横滚角大于第二阈值时，控制右侧姿态火箭点火工作；
如果横滚角小于等于第三阈值，则控制方法直接结束，如果横滚角大于第三阈值，则控制右侧姿态火箭工作，纠正座椅姿态，然后适时获取并判断座椅运动过程中的横滚角是否小于第三阈值，当座椅姿态被纠正到横滚角小于第三阈值时，控制左侧姿态火箭点火工作。
进一步地，其中所述第一阈值为0°。
进一步地，其中所述第二阈值为60°。
进一步地，其中所述第三阈值为-60°。
本发明的方法通过模拟舰载机滑跃起飞的工况，在基于座椅具备横滚姿态控制的基础上，进行针对滑跃起飞阶段的座椅弹射救生的逻辑控制，通过对座椅的弹射过程的仿真，在应用本发明的控制方法后，可使飞行员的落水处位于边界条件之外，避免了飞行员落水后会与航母相撞和被航母吸入舰底的情况的发生。
附图说明
图1示意图解说明本发明方法的滑跃起飞阶段的座椅弹射控制逻辑；
图2是应用本发明方法之前的弹射横滚角Z向位移对比图；
图3是应用本发明方法之后的弹射时正横滚角对Z向位移影响对比图；
图4是应用本发明方法之后的弹射时正横滚角对Z向位移影响对比图；
图5是应用本发明方法之后的弹射时不同横滚角对前后座椅相对空间位置影响对比图。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
为了克服舰载机起飞应急弹射时存在的飞行员落入航母行进轨迹内和被吸入舰底的问题，有效提高飞行员的救生成功率，本发明提供一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法，所述方法包括：
实时获取座椅横滚角；
座椅弹射时，判断横滚角是否大于第一阈值，如果判断结果为是，那么进一步判断横滚角是否小于第二阈值，而如果判断结果为否，那么进一步判断横滚角是否大于第三阈值；
当横滚角大于等于第二阈值时，控制方法直接结束，如果横滚角小于第二阈值，那么控制左侧姿态火箭工作，纠正座椅姿态，然后适时获取并判断座椅运动过程中的横滚角是否大于第二阈值，当座椅姿态被纠正到横滚角大于第二阈值时，控制右侧姿态火箭点火工作；
如果横滚角小于等于第三阈值，则控制方法直接结束，如果横滚角大于第三阈值，则控制右侧姿态火箭工作，纠正座椅姿态，然后适时获取并判断座椅运动过程中的横滚角是否小于第三阈值，当座椅姿态被纠正到横滚角小于第三阈值时，控制左侧姿态火箭点火工作。
其中所述第一阈值可为0°，所述第二阈值可为60°，所述第三阈值为可-60°。当然，本发明不限于此，本领域的技术人员可综合根据滑跃起飞时，机载机、座椅及航母等的具体情况和要求，分别选取适当的值。
本发明的控制逻辑如图1所示。
下面，以双座座椅模拟弹射为例进行具体说明。
本次仿真满足以下假设时可认为计算结果有效，可作为研究所需的理论数据依据：
a)不考虑舰载机滑跃起飞过程中，舰艏气流对舰载机的影响；
b)不考虑座椅弹射过程中，航母航行气流(如甲板风)等气流环境对座椅弹射运动的影响。
c)不考虑座椅弹射对飞机轨迹的影响。
仿真预采用的双座座椅发散方案为：前、后椅均配备左右两枚姿态火箭；前、后椅弹射间隔时间取0.4s。
前、后舱座椅空间间距是以前舱座椅完成弹射出舱动作后开始计算的。以后椅启动弹射时刻为计算时间起点，以飞行员系统救生伞张满为计算时间结点。
本说明中选取舰载机起飞阶段飞行轨迹的拐点为弹射座椅的最佳弹射点，因起飞阶段的特点，座椅弹射时需要计算双座座椅之间的干涉和座椅弹射轨迹(主要考虑飞行员落水处)与航母前进轨迹之间的干涉。按照座椅尺寸包络球和救生伞最大直径评估，座椅前、后椅运动过程中是否发生干扰以开伞前后分别判断进行判定，在开伞前以安全距离4m进行判断，小于4m即干涉，单椅开伞后以安全距离9m进行判断，小于9m即干涉，双椅开伞后以安全距离14m进行判定。当前后椅弹射后分别达到轨迹最高点时，前、后椅在水平面上投影之间距离大于14m，前、后椅不发生干扰；当前、后椅轨迹最高点的水平面投影间距小于14m时，前、后椅发生干扰。
为避免飞行员落水后处于航母行进轨迹范围内，考虑到舰船涡流效应，故飞行员落水位置需与航母前进轨迹有7m以上间隔，因航母吃水线宽为38m，本说明中设定起飞点为航母中心线，所以飞行员落水位置应距离起飞点26m以上。
选取航母前进速度为15.5m/s，将航母运动拟合到舰载机滑跃起飞中，可以得到舰载机起飞时刻的边界条件：舰载机起飞时的离地速度为64m/s，俯仰角为14°±4°，偏航角0°，横滚角0±12°，下沉率±1.4m/s。舰载机起飞质量25t，机翼面积62m2。
选取起飞俯仰角10°，横滚角0°，前椅弹射时俯仰角-12°的工况，对比前椅Z向位移，如图2所示，图中横坐标为时间t(单位：秒)，纵坐标为距离(单位：米)。
从图2可以看出，当横滚角绝对值越大时，前椅Z向位移越大，其中，当横滚角绝对值为60°时，满足座椅Z向位移大于26m要求，座椅弹射轨迹与航母行进轨迹不干涉，但是当横滚角绝对值小于等于45°时，座椅弹射轨迹与航母行进轨迹干涉。
通过采用本发明的控制方法，对舰载机座椅弹射情况重复进行仿真：
选取舰载机起飞俯仰角10°，横滚角0°，前椅弹射时俯仰角-12°的工况，对比前椅Z向位移，如图3和4所示，图中横坐标为时间t(单位：秒)，纵坐标为距离(单位：米)。
从图3和图4可以看出，逻辑优化后，前椅横滚角在[-60°,60°]区间内Z向位移均大于26m，满足座椅弹射轨迹与航母行进轨迹不干涉要求。
选取舰载机起飞俯仰角10°，横滚角0°，前椅弹射时俯仰角-12°的工况，对比前后椅空间相对位置，如图5所示，图中横坐标为时间t(单位：秒)，纵坐标为距离(单位：米)。
从图5可以看出，弹射后双座座椅之间不会发生干涉。
本实例从模拟双座座椅弹射出发，验证了本发明的控制方法在舰载机滑跃起飞阶段应急座椅弹射时，可使座椅不会与航母行进轨迹发生干涉，且双座座椅之间不会发生干涉。
本发明的方法可进一步推广到单座座椅，同样可以实现不与航母行进轨迹干涉的效果。
虽然上面描述了本发明的原理以及具体实施方式，但是，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上述具体的描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种舰载机滑跃起飞阶段的座椅弹射控制方法，包括：
实时获取座椅横滚角；
座椅弹射时，判断横滚角是否大于第一阈值，如果判断结果为是，那么进一步判断横滚角是否小于第二阈值，而如果判断结果为否，那么进一步判断横滚角是否大于第三阈值；
当横滚角大于等于第二阈值时，控制方法直接结束，如果横滚角小于第二阈值，那么控制左侧姿态火箭工作，纠正座椅姿态，然后适时获取并判断座椅运动过程中的横滚角是否大于第二阈值，当座椅姿态被纠正到横滚角大于第二阈值时，控制右侧姿态火箭点火工作；
如果横滚角小于等于第三阈值，则控制方法直接结束，如果横滚角大于第三阈值，则控制右侧姿态火箭工作，纠正座椅姿态，然后适时获取并判断座椅运动过程中的横滚角是否小于第三阈值，当座椅姿态被纠正到横滚角小于第三阈值时，控制左侧姿态火箭点火工作。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述第一阈值为0°。
3.按照权利要求2所述的方法，其中所述第二阈值为60°。
4.按照权利要求3所述的方法，其中所述第三阈值为-60°。
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