气体弹射器的动力学建模及仿真

发布时间：2017-04-27 14:12

  本文关键词：气体弹射器的动力学建模及仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：摘要：弹射器是航空母舰上最重要的设备之一,它是保证重型舰载机能够正常起飞的必不可少的因素,它能大幅缩短舰载机起飞所需的滑行距离,确保在规定的位移内舰载机能达到起飞速度。现代航空母舰上所使用的弹射器是美国的蒸汽式弹射器,也只有美国掌握蒸汽式弹射器的所有技术,且严格对外保密。 基于此种状况,本文提出了一种新型的弹射器,它的弹射介质是液氮,且采用闭口气缸的设计,利用钢丝绳的牵引来带动舰载机加速从而在一定的位移内达到起飞速度。其中,弹射气缸与刹车设备是弹射器的两大关键难点,本文重点对这两项进行研究。 弹射气缸在弹射过程中是一个非线性的过程,舰载机的升力随着舰载机的速度而作非线性的变化,空气阻力也随着速度作非线性的变化,气缸内的压强随着活塞的速度及进气速率而作非线性的变化,进气速率也随着气缸内的压强、阀门开启速率、阀口面积而作非线性的变化,漏气率也随着气缸内的压强而作非线性的变化。将这些非线性因素综合起来,建立整个弹射过程的非线性数学模型,然后用Matlab的Simulink工具箱进行仿真,从数量上直观反映这些非线性因素的具体数值及对弹射的影响。为了验证上述数学模型的正确性,再用AMESim搭建模型进行仿真,得出与上述数学模型的参数相对应的曲线,以两者曲线的相似程度来判断结果的正确与否。然后根据这些正确的参数来对气缸进行结构设计。 制动液压缸的制动过程也是一个非线性的过程,排液速率随着液压缸内的压强及排液阀的阀口面积而作非线性的变化,同时液压油的压缩量也随着液压缸内的压强而非线性的变化,这样制动的加速度也是非线性的。根据上述非线性的因素,建立制动过程的数学模型,然后在Simulink中搭建模型进行仿真,得出结果后,再用AMESim搭建模型进行验证,然后得出液压缸的各项结构参数。 本文的结果为我国进一步深入研究航空母舰弹射器具有一定的理论意义和应用价值。
【关键词】：弹射器 气缸 制动液压缸 数学模型 Simulink AMESim 结构设计
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.771
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序9-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 课题背景12-13
• 1.2 国内外研究概况13-16
• 1.2.1 国外研究概况13-15
• 1.2.2 国内研究概况15-16
• 1.3 课题的研究意义16
• 1.4 论文研究内容与结构16-18
• 2 总体方案设计18-24
• 2.1 原始方案设计18-22
• 2.1.1 技术方案18-20
• 2.1.2 方案对比20-22
• 2.2 改进方案设计22-24
• 3 气缸系统的数学建模与仿真24-64
• 3.1 气缸弹射过程的数学模型24-27
• 3.1.1 弹射过程的受力分析24-26
• 3.1.2 弹射过程的热力学分析26-27
• 3.2 Simulink仿真27-36
• 3.2.1 等温过程的Simulink仿真28-30
• 3.2.2 绝热过程的Simulink仿真30-33
• 3.2.3 热交换过程的Simulink仿真33-36
• 3.3 AMESim仿真36-39
• 3.4 仿真结果及分析39-58
• 3.4.1 缸径的影响39-42
• 3.4.2 储气筒压力的影响42-45
• 3.4.3 阀口开启速率的影响45-48
• 3.4.4 阀口开启面积的影响48-51
• 3.4.5 漏气率的影响51-54
• 3.4.6 止动应力螺栓的影响54-55
• 3.4.7 舰载机质量不同时的影响55-58
• 3.5 仿真结果的优化58-62
• 3.6 本章小结62-64
• 4 液压制动缸制动过程的建模及仿真64-84
• 4.1 液压制动缸的数学模型64-66
• 4.1.1 液压油不可压缩的数学模型64-65
• 4.1.2 液压油可压缩的数学模型65-66
• 4.2 Simulink仿真66-77
• 4.2.1 液压油不可压缩的Simulink仿真67-68
• 4.2.2 液压油可压缩的Simulink仿真68-77
• 4.3 AMESim仿真77-83
• 4.3.1 直接缓冲的AMESim仿真77-79
• 4.3.2 间接缓冲的AMESim仿真79-83
• 4.4 本章小结83-84
• 5 关键结构件的设计84-94
• 5.1 钢丝绳的设计84-87
• 5.2 滑车的设计87-91
• 5.3 滑轮的设计91
• 5.4 气缸的结构设计91-92
• 5.5 液压缸的结构设计92-93
• 5.6 本章小结93-94
• 6 总结与展望94-96
• 6.1 总结94
• 6.2 展望94-96
• 参考文献96-98
• 附录98-100
• 作者简历100-104
• 学位论文数据集104

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：330768