CN109987242A - 一种新型航母舰载机弹射系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型航母舰载机弹射系统，本发明所述舰载机起飞助力系统不需要改动现有滑跃式航母甲板，也不需要对现有的弹射起飞的舰载机进行改动，不会造成航母甲板的损伤、也不会对弹射式起飞的舰载机机体造成损伤，以一种低成本的方式使弹射式起飞的舰载机使用滑跃式航母短距起飞的距离满油满弹起飞，提高了滑跃式航母整体的战力、舰载机起飞的效率，减少了执行任务起飞架次和风险，减少舰载机配备的飞行员的数量。

Description

一种新型航母舰载机弹射系统

技术领域

本发明涉及一种新型航母舰载机弹射系统，尤其是涉及一种用于滑跃式航母的弹射式舰载机起飞弹射系统。

背景技术

辽宁舰和我国随后建造正在海试的新一代滑跃式航空母舰，国家在每一艘航空母舰上的投入都在1000亿人民币左右，是我国保卫海疆、维护和平的重器，航空母舰的战力主要由舰载机的投送能力决定，舰载机的投送能力主要是舰载机的出动效率、每架飞机的装弹能力、油料和飞行半径相关，在有弹射器的航空母舰上，舰载机可以满油满弹起飞，起飞跑道使用短距跑道，舰载机起飞效率高；辽宁舰和我国国产新型航空母舰使用长距跑道可以实现舰载机满油满弹起飞，但是舰载机使用短距跑道起飞时，无法做到满油满弹起飞，使用长距跑道起飞时单位时间起飞的飞机比短距跑道低很多，影响航空母舰的实战能力，为了提高航空母舰的实战能力，使辽宁舰和我国国产新型航空母舰在使用短距跑道起飞舰载机时也能够使飞机起飞满油满弹，申请号为《201410781130.3》、《201810268299 .7》的发明专利提出了解决方案，但这些解决方案存在以下问题：

1、申请号为《201410781130.3》的发明专利，如果在现有的航母辽宁号或者我国国产新型滑跃式航空母舰在使用时需要改造甲板，改造甲板后飞机降落时会出现轮子和甲板上的凹槽相碰，可能出现轮胎爆裂导致降落的飞机失控，航母甲板上会有其它飞机、弹药等，飞机失控可能导致装上其它飞机、弹药等不可测后果。

2、现有的舰载机和即将投入使用的支持弹射的舰载机，对后起落架结构强度没有做专门的设计，就如弹射式舰载机需要加强前面的起落架，如果不加强前面的起落架，弹射时就会对起落架结构强度造成影响，后起落架也存在同样的问题，申请号为《201410781130.3》的发明专利只考虑到给舰载机一个外部的推力，没有考虑到现有的舰载机和后续研制的舰载机需要将后起落架加强，没有将舰载机和弹射装置作为一个整体的系统进行考虑、设计，会使研发风险过大，即既需要研发新的弹射装置、又需要研发新的舰载机，并且舰载机的研发没有成功先例，风险不可测，并且是不需要承担的风险过多。

3、申请号为《201410781130.3》的发明专利的偏流板（导焰板）设计非常困难，辽宁舰航母上的偏流板设计时非常困难，因为偏流板要承受高温、十几吨的压力，冷却非常困难，但辽宁舰偏流板承受高温的时间不是很长，申请号为《201410781130.3》的发明专利所需要的偏流板需要承受的高温的时间超出辽宁舰偏流板很多，冷却问题很难解决。

4、申请号为《201410781130.3》的发明专利没有考虑到相对运动，即虽然申请号为《201410781130.3》的发明专利所述的装置在运动，但是其上面的舰载机也在运动，并且是一种相对运动，这个相对运动是舰载机相对于申请号为《201410781130.3》的发明专利所述装置，所述装置只有甲板的三分之一长度，由辽宁舰数据可知辽宁舰短起飞跑道只有100米左右，三分之一只有30米多一点，及1.5个机身的长度，就是说舰载机前轮只有不到20米的滑行就需要从申请号为《201410781130.3》的发明专利所述装置滑出，实际就是要在十几米内在申请号为《201410781130.3》的发明专利所述装置达到起飞速度，难度不言而喻，在弹射时加速度对舰载机机体结构和飞行员的损伤很大，不具有实用性。

5、申请号为《201410781130.3》的发明专利所述装置舰载机飞行员控制难度非常高，舰载机飞行员不但要控制飞机，还需要控制申请号为《201410781130.3》的发明专利所述装置，难度大，处理应急情况非常困难，不具有实用性。

6、申请号为《201810268299 .7》的发明专利没有考虑到所述装置在使用时对航母甲板的烧蚀，所述装置在使用时贴紧航母甲板，会对航母甲板产生烧蚀，为解决烧蚀问题，需要在甲板下面铺设冷却系统，对航母改造太大。

申请号为《201410781130.3》的发明专利所述装置没有考虑到不同质量的飞机，所述装置没有调节推力的装置，对于不同型号的飞机、飞机不同的状态（负载情况），推力无法控制会导致大飞机弹不动、小飞机加速度太大机体容易损坏。

发明内容

本发明所述一种新型航母舰载机弹射系统。是针对航母舰载机弹射的目的而言，主要是尽量少消耗舰载机的燃油，保证航母舰载机满油满弹的情况下使用短距起飞跑道起飞，即辽宁舰和我国国产新型航空母舰使用短距跑道可以同时让两架舰载机满油满弹起飞，在保证满油满弹的两架舰载机起飞的同时，不对滑跃式航母和弹射式舰载机做改动，本发明所述装置通过对航母舰载机施加外力，使弹射式舰载机电动机不做改动的情况下，获得额外的推力，从而使舰载机在满油满弹的情况下可以使用短距跑道起飞，并可以弹射固定翼舰载机。本发明所述一种新型航母舰载机弹射系统包含控制部分、电动机、储存部分、刹车部分、轮子、弓弦还可以有牵引绳、同步装置，每一部分具体如下：

1、所述控制部分，用于控制其它几个部分，主要功能如下：

启动，在外界人工的操作下启动所述电动机，为整个系统提供动力；

测速，侦测本发明所述装置的速度；

控制加速度，根据事先设定好的被弹射物所能承受的最大加速度，将本发明所述装置的加速度控制在设定的范围之内，使本发明所述装置给被弹射物体施加的力所产生的加速度在被弹射物所能承受的最大加速度之内，不给被弹射物造成的结构造成损坏。

脱离控制，在舰载机速度超出设定的阀值或者舰载机已经飞起，或者本发明所述装置已经到航母甲板边缘，即进行脱离操作；

2、所述电动机，为本发明所述装置提供动力，可以有多个；

3、所述储存部分，用于存储电池；

4、所述刹车部分，用于在舰载机起飞后给本发明所述装置刹车。

5、所述轮子，可以有多组，处于本发明所述装置下面，用于提供本发明所述装置与航母甲板之间的摩擦力。

6、所述弓弦，用于给航母舰载机前轮拖曳杆提供向前的拉力。

7、所述牵引绳，起保护作用，在本发明所述装置有可能冲出航母甲板时为本发明所述装置提供保护，拉住本发明所述装置使之不能冲出航母甲板落入海中。

8、所述同步装置，功能是舰载机没有进入起飞程序前，在航母甲板上拖曳或者自主移动时，保持本发明所述装置与舰载机的相对位置不变，目的是多架舰载机起飞时，每架舰载机都可以带一个本发明所述装置，舰载机滑行到起飞位置时，可以直接使用本发明所述装置弹射起飞，节约时间，提高舰载机出动效率。

使用时将本发明所述装置前部所述弓弦勾在航母上没有起飞的舰载机前拖曳杆上，本发明所述装置在舰载机下方，舰载机起飞时，所述控制部分接到启动命令，控制所述电动机开始启动、加力，本发明所述装置前部所述弓弦勾住舰载机拖曳杆向前，与蒸汽弹射、电磁弹射的滑梭勾住舰载机拖曳杆的方式相同，舰载机同时开启电动机提供动力，本发明所述装置前部所述弓弦勾住舰载机向前，给舰载机额外的力，增加舰载机的加速度。在舰载机已经起飞或者速度已经达到起飞速度时，所述控制部分控制所述固定部分与舰载机脱离，完成舰载机起飞助力。

本发明所述装置外形可以做成流线型，不会影响舰载机起飞时迎面的气流，不会影响舰载机气动外形形成的涡流，不影响舰载机的升力。

本发明的有益效果如下：

1、 现有的辽宁舰和国产新型航母不需要改造即可直接使用本发明所述装置对弹射式舰载机起飞进行助力，如果航母的效能用舰载机 吨·公里/小时·亿元投资 来计算，以歼十五为例，歼十五空重17.5吨，最大起飞重量32.5吨，可得知燃料和弹药15吨，短距起降时单发WS10的加力推力为132kn，本发明所述装置将使用多台电动机，可提供超过264kn的推力，由计算可知，增加264kn可实现歼十五舰载机满油满弹起飞，航母效能增加一倍，按照吨·公里/小时·亿元投资算，可以使增加航母使用价值几百亿。

2、 使用本发明所述装置，可以节省舰载机飞行员培养费用，每一个飞行员每天起飞降落次数不能太多，因为降落时加载在飞行员身上的加速度太大，每天起飞降落次数过多会对飞行员身体造成伤害，本发明所述装置因为增加了战时单位时间内满油满弹舰载机起飞的速度，所需要的飞行员的数量可以减少，节约了飞行员培养的费用。

3、 使用本发明所述装置，战时舰载机执行相同的任务所需要的架次比没有使用本发明所述装置时减少50%左右，飞机起降时风险最大，使用本发明所述装置，飞机起降风险减小。

4、 使用本发明所述装置，每次使用费用低，装置的成本很低，只有燃剂、助燃剂的费用，可靠性高。

5、 使用本发明所述装置，电动机可以采用和舰载机相同的型号，这样的话燃油等也可以和舰载机相同，维护保养人员也和舰载机相同，后勤保养方便。

6、 相对于蒸汽弹射器，本发明所述装置可以调节推力，针对不同质量的被弹射舰载机，可调节电动机的输出功率，使重量不同的舰载机都可以被弹射。

7、 可以弹射固定翼预警机，因为可以调节电动机的输出功率，使辽宁舰和国产新型滑跃式航母可以弹射固定翼预警机，增加航母可以控制的范围半径，提高航母效能和战力。

8、 使用本发明所述装置，弹射式航母和滑跃式航母可以使用相同的舰载机，这使舰载机备品、备件只用一种，后勤支持体系压力减小，生产商生产成本降低。

附图说明

附图1为本发明实施例流程示意图；

附图2为本发明实施例系统组成模块示意图；

附图3为本发明实施例垂直剖面透视示意图；

附图4为本发明实施例水平剖面示意图。

具体实施方式

下面通过实施例来说明本发明的具体工作方式。

本发明实施例流程如附图1，本发明实施例系统组成模块如附图2，本发明实施例使用时处于弹射式歼十五机体下，203弓弦勾住舰载机拖曳杆，本发明在此实例上包含201控制部分、202电动机、203弓弦、204储存部分、206同步装置、207刹车部分、208轮子、209牵引绳，具体每部分如下：

1.201控制部分，用于控制其它几个部分，主要功能如下：

启动，在人工控制下启动202电动机，使202电动机进入加力状态，松开207刹车部分，203弓弦开始通过舰载机拖曳杆开始拖动舰载机加速起飞；

测速，通过本发明实例所述装置208轮子的转速得出本发明实例所述装置的实时速度，即正在通过203弓弦拖曳的歼十五舰载机的实时速度；

速度控制，根据事先设定的舰载机最高加速度的数值，控制202电动机的推力，使202电动机的推力作用下本发明实例所述装置推动歼十五舰载机的加速度不超出事先设定的舰载机最高加速度的数值，在速度超出设定的速度时启动脱离，设定的速度是歼十五的起飞速度减去航母速度再减去实时风速，每次弹射起飞一架次歼十五舰载机设置一次；

脱离控制，在舰载机速度超出设定的阀值或者303红外线TOF距离传感器得到歼十五垂直向上的位移超出阀值，即进行脱离操作；同时侦测歼十五舰载机是否已经飞出航母甲板，侦测方式是用305红外线TOF测距，测量本装置与前斜下方航母甲板的距离，在本实例所述装置与前斜下方航母甲板的距离本实例所述装置超出阀值后，即进行脱离操作；

控制202电动机脱离，脱离时电动机停车，进行刹车操作，在歼十五舰载机已经起飞完成时将本实例所述装置与歼十五舰载机脱离，起飞的标志是速度达到或超过设定速度；在歼十五舰载机已经飞离航母甲板时控制本实例所述装置与舰载机脱离，判断舰载机飞离航母的标志是本实例所述装置上的303红外线TOF传感器探测出超出正常值1米的高度。

2.202电动机，为2台WS10电动机，并列在本发明实例所述装置后部，弹射歼十五舰载机时WS10电动机尾喷口的朝向和歼十五舰载机电动机尾喷口的方向一致。

3.203弓弦，为钢丝绳，用于将本发明实例所述装置产生的动力通过舰载机拖曳杆传到歼十五弹射式舰载机上。

4.204储存部分，本实例所述装置在歼十五舰载机起飞时202电动机所需的电池放在204储存部分。

5.206同步装置，同步方式是通过306红外线TOF距离传感器、307红外线TOF距离传感器、308红外线TOF距离传感器、309红外线TOF距离传感器，排列如图4所示，左侧朝机头方向，右侧朝机尾方向，以机头为前，机尾为后，306红外线TOF距离传感器、307红外线TOF距离传感器在飞机左侧，308红外线TOF距离传感器、309红外线TOF距离传感器在飞机右侧，306红外线TOF距离传感器在机翼下方、307红外线TOF距离传感器在306红外线TOF距离传感器后，不在机翼下方；308红外线TOF距离传感器、309红外线TOF距离传感器在飞机右侧，308红外线TOF距离传感器在309红外线TOF距离传感器前方，308红外线TOF距离传感器在飞机右侧机翼下方、309红外线TOF距离传感器不在飞机右侧机翼下方。在306红外线TOF距离传感器、308红外线TOF距离传感器侦测到的数值从小于5米到大于5米，则加速，使306红外线TOF距离传感器、308红外线TOF距离传感器侦测到的数值从大于5米到小于5米；307红外线TOF距离传感器、309红外线TOF距离传感器侦测到的数值从大于5米到小于5米，则减速，使307红外线TOF距离传感器、309红外线TOF距离传感器侦测到的数值从小于5米到大于5米。在306红外线TOF距离传感器侦测到的数值从小于5米到大于5米，则传感器所在的左侧加速，直到306红外线TOF距离传感器侦测到的数值从大于5米到小于5米；在308红外线TOF距离传感器侦测到的数值从小于5米到大于5米，则传感器所在的右侧加速，直到308红外线TOF距离传感器侦测到的数值从大于5米到小于5米；在307红外线TOF距离传感器侦测到的数值从大于5米到小于5米，则传感器所在的左侧减速，直到307红外线TOF距离传感器侦测到的数值从小于5米到大于5米；在309红外线TOF距离传感器侦测到的数值从大于5米到小于5米，则传感器所在的右侧减速，直到309红外线TOF距离传感器侦测到的数值从小于5米到大于5米；

6.207刹车部分，为本发明实例轮子提供刹车摩擦力，为鼓式刹车并且有刹车冷却系统；

7.208轮子，为本发明实例提供与航母甲板之间的摩擦力；

8.209牵引绳，在本发明实例高速靠近航母甲板边缘时，将本发明实例拉住防止本发明实例掉入海中；

9.图4中301为弓弦；

10.图3中302为支撑装置，还可以在201控制部分的控制下向前向下紧贴航母甲板，使203弓弦的高度与歼十五弹射式舰载机的拖曳杆高度匹配；

11.图3中304内有204储存部分，储存氧气与燃料；

12.图4中303为红外线TOF传感器，方向朝上，探测本发明实例与舰载机的距离，在距离超出阀值时认为舰载机已经升空；

13.图4中305为红外线TOF传感器，方向前下方，探测本实例所述装置前面是否已经到甲板边缘。

14.图4中306为红外线TOF距离传感器；

15.图4中307为红外线TOF距离传感器；

16.图4中308为红外线TOF距离传感器；

17.图4中309为红外线TOF距离传感器；

本实例所述装置在使用时步骤如下：

1、在弹射式歼十五舰载机起飞前用将本实例所述装置置于机体下, 303红外线TOF距离传感器侦测到的数值小于5米；

2、201控制部分控制302为支撑装置将203弓弦与歼十五弹射型舰载机拖曳杆接触，207刹车部分为刹车状态；

3、201控制部分收到起飞的控制信号，201控制部分控制202电动机启动并加力，同时歼十五舰载机电动机启动并加力；

4、201控制部分控制207刹车部分解除刹车状态；

5、本实例所述装置拖曳歼十五舰载机加速并起飞；

6、歼十五舰载机起飞离地，303红外线TOF距离传感器侦测到的数值大于5米；

7、201控制部分侦测到飞机已经离地；

8、201控制部分控制202电动机停机；

9、201控制部分控制207刹车部分使本发明实例刹车；

10、在本发明实例来不及刹车可能冲出航母甲板时，209牵引绳收紧将本发明实例装置拉住防止本发明实例冲出航母甲板掉入海中。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (3)

1.一种新型航母舰载机弹射系统，包含控制部分、电动机、储存部分、刹车部分、轮子、弓弦，每一部分具体如下：

所述控制部分，用于控制其它几个部分，主要功能如下：

启动，在收到外界信号时启动所述电动机，为整个系统提供动力；

测速，侦测本发明所述装置的速度；

控制加速度，根据事先设定好的被弹射物所能承受的最大加速度，将本发明所述装置的加速度控制在设定的范围之内；

脱离控制，在舰载机速度超出设定的阀值或者舰载机已经飞起，即进行脱离操作；

所述电动机，为本发明所述装置提供动力，可以有多个；

所述储存部分，用于存储驱动电机的电池；

所述刹车部分，用于在舰载机起飞后给本发明所述装置刹车；

所述轮子，可以有多组，处于本发明所述装置下面，用于提供本发明所述装置与航母甲板之间的摩擦力；

所述弓弦，用于给航母舰载机拖曳杆提供向前的拉力。

2.根据权利要求1的一种新型航母舰载机弹射系统，其特征在于：还有牵引绳，所述牵引绳，起保护作用，在本发明所述装置有可能冲出航母甲板时为本发明所述装置提供保护，拉住本发明所述装置使之不能冲出航母甲板落入海中。

3.根据权利要求2的一种新型航母舰载机弹射系统，其特征在于：还有同步装置，功能是保持本发明所述装置与舰载机的相对位置不变。