艦載機蒸汽彈射起飛系統(tǒng)建模與控制研究.pdf

1、艦載機蒸汽彈射起飛是現(xiàn)役航母上主要采用的一種起飛方式，整個系統(tǒng)包括為彈射提供蒸汽動力的增壓鍋爐蒸汽系統(tǒng)與彈射起飛系統(tǒng)，在航母的戰(zhàn)斗系統(tǒng)中具有十分關(guān)鍵的作用。本文在搭建艦載機蒸汽彈射起飛整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分別對增壓鍋爐動力系統(tǒng)和彈射起飛系統(tǒng)進行控制系統(tǒng)設(shè)計，最后綜合這兩個系統(tǒng)設(shè)計協(xié)調(diào)控制策略，以保證不同工況下艦載機彈射起飛的成功。
　　本文首先通過分析增壓鍋爐蒸汽系統(tǒng)的工作原理，并采取模塊化方式對增壓鍋爐蒸汽系統(tǒng)進行建模。針對燃油供

2、給系統(tǒng)，分別建立燃油壓差控制閥、流量控制閥和總管壓力控制閥的數(shù)學(xué)建模；針對空氣供給系統(tǒng)，分別對渦輪增壓機組中壓氣機、煙氣輪機和附加汽輪機三個部分進行數(shù)學(xué)建模；針對增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)，分別對增壓鍋爐爐膛、下降管、上升管、過熱器和經(jīng)濟器進行動態(tài)建模分析；針對旁通回收系統(tǒng)，分別對減溫水、減溫減壓閥和減溫減壓裝置溫度控制系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)建模。其次，通過對艦載機彈射起飛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理的分析，考慮儲汽筒內(nèi)閃蒸現(xiàn)象、汽缸有桿腔與無桿腔壓力變化以及發(fā)射

3、閥芯位移與流通面積之間的關(guān)系，根據(jù)發(fā)射閥內(nèi)部構(gòu)造進行建模，并建立儲汽筒與汽缸的熱力學(xué)模型；同時分析在艦載機偏心的情況下，艦載機彈射起飛的六自由度動力學(xué)模型；針對艦載機起落架與彈射器之間的鏈接方式，對彈射裝置和輪胎的運動和受力進行了詳細的分析。再次，基于增壓鍋爐動力系統(tǒng)和彈射起飛系統(tǒng)，分別針對增壓鍋爐蒸汽系統(tǒng)和彈射起飛系統(tǒng)的控制策略進行了研究。其中，增壓鍋爐蒸汽動力系統(tǒng)利用PID控制方法設(shè)計燃油流量、空氣流量、主蒸汽壓力流量與減溫減壓溫度

4、控制系統(tǒng)，就能很好地為彈射起飛系統(tǒng)提供蒸汽保障；彈射起飛系統(tǒng)利用精確線性化方法實現(xiàn)汽缸內(nèi)各狀態(tài)量解耦，在此基礎(chǔ)上設(shè)計的發(fā)射閥調(diào)節(jié)器能使發(fā)射閥穩(wěn)定工作，符合設(shè)計要求。最后，在增壓鍋爐蒸汽系統(tǒng)和彈射起飛系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行綜合仿真研究，當(dāng)彈射需求不同時，綜合設(shè)計蒸汽系統(tǒng)與彈射起飛系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略，以滿足不同工況下艦載機的彈射起飛；在建立某型艦載機的六自由度的動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對彈射裝置及起落架輪胎進行受力分析，對不同質(zhì)量的艦載機彈射起飛進行