拦阻钩挂索冲击动力学及试验方法研究

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1、中图分类号：V226论文编号：102870118-SZ044学科分类号：085232硕士学位论文拦阻钩挂索冲击动力学及试验方法研究研究生姓名张奇专业类别工程硕士专业领域航空工程指导教师聂宏教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonImpactDynamicsandTestMethodofArrestingHookAThesisinAeronauticalEng

2、ineeringbyZhangQiAdvisedbyProf.NieHongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采

3、用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要结构复杂的拦阻钩是舰载飞机最为显著的特征之一，其作用是在舰载飞机顺利着舰后钩住航母的甲板拦阻索，并将拦阻力传递到机身上，强制舰载机减速。通常，舰载机进场后拦阻钩最先与航母甲板撞击，并在拦阻钩纵向阻尼缓冲器的作用下发生弹跳。在舰载飞机牵连作用下，拦阻钩钩头与略高出航母甲板表面悬空横放的拦阻索啮合。发生啮合的过程是一个碰撞冲击的过程，在这个极短时间内，拦阻钩和甲板拦阻索都受到巨大的冲击载荷，可能导致结构的破坏而发生事故。因此，对挂索冲击动力学

4、的研究事关着舰拦阻安全性。针对拦阻钩挂索冲击动力学问题，本文以某型舰载飞机拦阻钩为试验对象，首先设计了拦阻钩挂索冲击试验方法和试验装置，试验模拟了舰载飞机着舰时，拦阻钩啮合拦阻索发生碰撞时的真实状态，并测量了拦阻钩动态响应载荷数据。之后基于LMSVirtual.LabMotion多体动力学软件建立了挂索冲击试验的模拟仿真，建立了拦阻钩动力学模型，并利用软件中集成的弹性绳索建模模块建立钢索动力学模型，仿真验证了试验装置运动机构的合理性，揭示了试验中可能出现的二次挂索问题。然后基于LS-DYNA非线性有限元分析软件，建立了拦阻钩挂索冲击的有限元模型，仿真计算得到了拦阻钩钩臂

5、的动态应力，与试验结果对比表明，仿真结果合理，同时进一步验证了本试验方法和试验装置合理性。最后针对舰载机真实着舰情形进行理论计算和仿真研究，分析了拦阻钩的运动，仿真结果与理论计算结果相吻合。关键词：拦阻钩，挂索冲击，试验，动力学仿真，弹性绳索建模I拦阻钩挂索冲击动力学及试验方法研究ABSTRACTAcomplicatedarrestinghookisoneofthemostnotablefeaturesofashipboardaircraft.Itsmainfunctionistohooktheaircraftcarrierarrestingropeaftertheai

6、rcraftentersthefieldsmoothly,andtransmitthedragforcetothefuselage,forcingtheaircrafttodecelerate.Usually,whenthecarrieraircraftisonboard,thearrestinghookfirstcollidewiththedeck,andithasalimitedheightbounceundertheactionofthearrestinghooklongitudinaldamper.Atthesametime,whentheaircraftisi

7、nvolvedinmovement,thehookheadismeshedwiththearrestingcablesuspendedonthedecksurfaceslightly.Themeshingprocessisaprocessofcollisionandimpact.Inthisveryshorttime,arrestinghookanddeckarrestingcablearesubjectedtohugeimpactload,whichmaycausestructuraldamageandcauseaccidents.Th