艦載機(jī)蒸汽彈射起飛系統(tǒng)建模與控制研究.pdf

1、艦載機(jī)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(gè)系統(tǒng)包括為彈射提供蒸汽動(dòng)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(jī)蒸汽彈射起飛整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分別對(duì)增壓鍋爐動(dòng)力系統(tǒng)和彈射起飛系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最后綜合這兩個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制策略，以保證不同工況下艦載機(jī)彈射起飛的成功。
　　本文首先通過(guò)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(duì)增壓鍋爐蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行建模。針對(duì)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(duì)空氣供給系統(tǒng)，分別對(duì)渦輪增壓機(jī)組中壓氣機(jī)、煙氣輪機(jī)和附加汽輪機(jī)三個(gè)部分進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；針對(duì)增壓鍋爐燃燒系統(tǒng)，分別對(duì)增壓鍋爐爐膛、下降管、上升管、過(guò)熱器和經(jīng)濟(jì)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模分析；針對(duì)旁通回收系統(tǒng)，分別對(duì)減溫水、減溫減壓閥和減溫減壓裝置溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。其次，通過(guò)對(duì)艦載機(jī)彈射起飛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理的分析，考慮儲(chǔ)汽筒內(nèi)閃蒸現(xiàn)象、汽缸有桿腔與無(wú)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(jìn)行建模，并建立儲(chǔ)汽筒與汽缸的熱力學(xué)模型；同時(shí)分析在艦載機(jī)偏心的情況下，艦載機(jī)彈射起飛的六自由度動(dòng)力學(xué)模型；針對(duì)艦載機(jī)起落架與彈射器之間的鏈接方式，對(duì)彈射裝置和輪胎的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行了詳細(xì)的分析。再次，基于增壓鍋爐動(dòng)力系統(tǒng)和彈射起飛系統(tǒng)，分別針對(duì)增壓鍋爐蒸汽系統(tǒng)和彈射起飛系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了研究。其中，增壓鍋爐蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)利用PID控制方法設(shè)計(jì)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(xiàn)性化方法實(shí)現(xiàn)汽缸內(nèi)各狀態(tài)量解耦，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)行綜合仿真研究，當(dāng)彈射需求不同時(shí)，綜合設(shè)計(jì)蒸汽系統(tǒng)與彈射起飛系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略，以滿(mǎn)足不同工況下艦載機(jī)的彈射起飛；在建立某型艦載機(jī)的六自由度的動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)彈射裝置及起落架輪胎進(jìn)行受力分析，對(duì)不同質(zhì)量的艦載機(jī)彈射起飛進(jìn)行