Tab.1 表 1 CV/CVN 甲板运动限制准则 CV/CVN limiting deck motion criteria
第 11 卷 第 5 期 2016 年 10 月
中 国 舰 船 研 究 Chinese Journal Ship Research 中 国 舰 of 船 研 究
Vol.11 No.5 Oct. 2016 第 11 卷
引用格式： 晋文超， 李鹏， 李亚军， 等 . 舰载机起降限制区域及主要影响参数 ［J］ . 中国舰船研究， 2016， 11 （5） ： 28-34. JIN Wenchao， LI Peng， LI Yajun， et al. Restricted regions and main influence parameters for the takeoff and landing of carrier-based aircrafts ［J］ . Chinese Journal of Ship Research， 2016， 11 （5） ： 28-34.
e
（6） （7）
62 2
62 2
64
46
4
64 4
iω t ( A 66 + I 6 )ξ̈ 6 + B 66 ξ̇ 6 = F 6 e
e
上式中的水动力系数和波浪扰动力 （矩） 可以 分得到。
通过计算每个船体剖面上的受力并沿船长方向积 对式 （2） ～式 （7） 求解， 可以得出船体六自由
度运动的频率响应函数 f j (ω) 。根据频率响应函 不规则波中的运动谱 S j (ω) 和方差值 m 0j 。
文献标志码： A DOI： 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.05.005
1 海军装备研究院， 北京 100161
制准则， 利用判断函数， 以极坐标图形式直观反映航母运动参数对舰载机起降作业的限制区域和非限制区域。
Restricted regions and main influence parameters for the takeoff and landing of carrier-based aircrafts
第5期
晋文超等： 舰载机起降限制区域及主要影响参数
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内许多学者对运动极短期预报和引导控制律分别 展开了研究， 如段文洋等
［3］ ［1-2］
等 基于混沌理论与 RBF 神经网 AR 模 型 、 顾民
［4-5］
质量惯性矩。
基
第 2 组为横荡、 横摇和艏摇的 3 个耦合运动方程： -( A + M )ξ̈ + B ξ̇ + ( A - M ZG )ξ̈ +
1
航母运动预报
航母运动预报采用 STF 切片理论， 假定航母
ξ j1/3 = 2 m 0j
（10）
的横向运动和纵向运动相互独立。 6 个自由度运 动耦合的线性微分方程为
å[( M
6 k=1
jk
iω t + A jk ξ̈ k + B jk ξ̇ k + C jk ξ k = F j e
e
)
]
（0～ 30 kn） 、 全浪向 （0° ～ 360°） 运动预报， 以及部 ITTC 双参数谱
［8］
iω t B 24 ξ̇ 4 + A 26 ξ̈ 6 + B 26 ξ̇ 6 = F 2 e （5） -- ̈ ( A 42 - M ZG )ξ 2 + B 42 ξ̇ 2 + ( A 44 + I 4 )ξ̈ 4 + B 44 ξ̇ 4 + iω t C 44 ξ 4 + ( A 46 - I 46 )ξ̈ 6 + B 46 ξ̇ 6 = F 4 e A ξ̈ + B ξ̇ + ( A - I )ξ̈ + B ξ̇ +
将 M jk ，A jk ，B jk 和 C jk 代入运动方程可以看 出， 对于横向对称的船， 六自由度的运动方程变成 了 2 组方程。
11
周期分别为 8.3， 9.1 和 9.8 s。
预 报 有 义 波 高 H1/3 =4， 5 和 6 m， 对应的平均
æ ö exp ç - 691 4 4÷ T ω è T 01ω ø
1 Naval Academy of Armament， Beijing 100161， China JIN Wenchao1， LI Peng2， LI Yajun2， QIU Liaoyuan2
2 China Ship Development and Design Center， Wuhan 430064， China Abstract：The takeoff and landing capability directly reflects the fighting capability of an aircraft carrier. The motion was predicted theoretically by the STF method, and then a criterion function established plot. Based on the self-characteristics of aircraft the carrier's motion, the influence of each parameter on with CV/CVN limiting deck motion criteria was used to analyze ship motion. The program visually dis⁃ A notional aircraft carrier was designed according to pictures of the American Nimitz-class aircraft carrier. played the restricted region induced by the aircraft carrier's motion and non-restricted region with a polar the takeoff and landing of carrier-based aircraft was analyzed item by item. The study presents the primary parameter restricting takeoff and landing for different wave directions. It also analyzes the sensitivity of mo⁃ tion on takeoff and landing. As such, it shows the optimization orientations clearly for improving the sea⁃ keeping capacity and enlarging the non-restricted region in the design process of aircraft carriers. Key words： aircraft carrier； carrier-based aircraft； seakeeping capacity； restricted region
舰载机起降限制区域及主要影响参数
晋文超 1， 李鹏 2， 李亚军 2， 邱辽原 2
2 中国舰船研究设计中心， 湖北 武汉 430064
摘 要 ：舰载机起降作业能力直接反映了航空母舰 （简称 “航母” ） 的作战能力。根据美国 “尼米兹” 级航母的图 片资料进行航母船型的设计， 通过 STF 切片理论对本船的运动参数进行理论预报， 并结合 CV/CVN 甲板运动限 从航母自身运动特性出发， 逐项分析航母运动参数对舰载机起降作业的影响， 明确提出不同浪向下限制舰载机 起降的主要运动参数， 并分析影响舰载机起降运动参数的敏感性。为航母设计过程中改善耐波性、 扩大舰载机 起降作业区域指明优化方向。 关键词 ： 航空母舰； 舰载机； 耐波性； 限制区域 中图分类号 ： U661.3
0
引
言
偏重于着舰引导的过程， 一般采取的方法是通过 对航母运动进行极短期预报， 然后结合合理的引 导控制律， 实现舰载机进舰下滑过程的模拟。国
目前， 国内外对航母舰载机起降作业的研究
收稿日期： 2016 - 01 - 17
基金项目： 国家部委基金资助项目
网络出版时间： 2016-9-21 13:45
（11）
第 1 组为纵荡、 垂荡和纵摇的 3 个耦合运动方程： ( A + M )ξ̈ + B ξ̇ + A ξ̈ + B ξ̇ +
1 11 1 13 3 13 3
e
iω t -( A15 + M ZG )ξ̈ 5 + B15 ξ̇ 5 = F1e （2） ̈ ̇ ̈ ̇ A 31 ξ1 + B 31 ξ1 + ( A 33 + M )ξ 3 + B 33 ξ 3 + C 33 ξ 3 + iω t A 35 ξ̈ 5 + B 35 ξ̇ 5 + C 35 ξ 5 = F 3 e （3） -- ̈ ( A 51 + M ZG )ξ1 + B 51 ξ̇ 1 + A 53 ξ̈ 3 + B 53 ξ̇ 3 + C 53 ξ 3 +
e
( A 55 + I 5)ξ̈ 5 + B 55 ξ̇ 5 + C 55 ξ 5 = F 5 e （4） -式中：M 为航母质量；ZG 为重心垂向坐标，I 为
iω e t
图 1 型线图 Fig.1 Ship's lines
数值预报与模型试验得到航速 18 kn、 艏斜浪