航母与舰载机适配技术：航母舰载机全自动引导着舰技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张智，朱齐丹，张雯 著

图书标签:

• 航母
• 舰载机
• 着舰技术
• 自动引导
• 航空工程
• 军事技术
• 飞行控制
• 电子工程
• 系统集成
• 航空母舰

出版社： 哈尔滨工程大学出版社

ISBN：9787566112453

版次：1

商品编码：12170208

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-12-01

用纸：胶版纸

页数：243

字数：410000

正文语种：中文

内容简介

　　《航母与舰载机适配技术：航母舰载机全自动引导着舰技术》共分为3篇13章，其中第1篇包括5章主要介绍舰载机与航母环境的建模方法，第2篇包含6章，主要介绍全自动着舰引导律设计、甲板运动补偿、舰尾流场补偿和复飞决策等关键技术；第3篇包含2章，主要介绍全自动着舰过程安全性指标体系、影响因素。

目录

绪论

第1篇 舰载机与航母环境模型研究
第1章 航母舰载机起降环境坐标系
1．1 大地坐标系
1．2 舰载机坐标系定义及变量定义
1．3 航母坐标系定义及变量定义
1．4 甲板坐标系定义及变量定义
1．5 轮板坐标系定义
1．6 尾钩坐标系定义及变量定义
第2章 舰载机机体动力学模型与飞控系统
2．1 舰载机动力学模型
2．2 舰载机飞行控制系统模型
2．3 舰载机发动机模型
第3章 航母甲板运动学模型
3．1 美军标模型
3．2 正弦拟合模型
第4章 舰尾流场模型
4．1 舰尾流场建模概述
4．2 CFD计算法
4．3 数据库方法
4．4 工程化模型法
第5章 舰载机着舰纵向小扰动线性模型
5．1 常用线性化方法的分析
5．2 建立平静大气下舰载机着舰纵向线性模型
5．3 建立考虑舰尾气流扰动因素的舰载机着舰纵向线性模型
5．4 改进的小扰动线性模型建立方案的实用性分析

第2篇 全自动着舰关键技术
第6章 全自动着舰引导律设计概述
6．1 引导律系统结构
6．2 全自动着舰引导律研究的发展及现状
第7章 全自动着舰纵向引导律设计
7．1 进场功率补偿系统设计
7．2 基于俯仰角指令的纵向引导律设计
7．3 基于Hdot指令的纵向引导律设计
7．4 ACLS闭环情况下舰载机线性与非线性模型的响应对比
第8章 全自动着舰横向引导律设计
8．1 基于滚转角指令的横向引导律设计
8．2 基于侧向速度指令的横向引导律设计
8．3 横向与纵向引导律同时作用仿真
第9章 甲板运动预报及补偿设计
9．1 甲板运动补偿方法概述
9．2 甲板运动补偿系统的原理及组成
9．3 甲板运动预报方法
9．4 甲板运动补偿方法
9．5 飞机跟踪甲板运动过程的滞后特性
9．6 基于补偿与预报结合的飞机滞后补偿
第10章 舰尾流场扰动及补偿方法分析
10．1 舰尾流场补偿的必要性分析
10．2 舰尾流场对着舰过程的影响分析
10．3 舰尾流场抑制策略
10．4 纵向ACLS优化设计的综合仿真验证
第11章 全自动复飞决策技术
11．1 全自动复飞决策机理研究
11．2 复飞安全性分析
11．3 复飞决策方法

第3篇 全自动着舰安全性及影响因素
第12章 全自动着舰安全性指标体系
12．1 全自动着舰安全指标
12．2 全自动着舰安全指标影响分析
12．3 安全指标体系及影响因素汇总
第13章 全自动着舰综合性能及因素影响规律分析
13．1 全自动着舰性能指标统计分析
13．2 着舰下滑轨迹趋势分析
13．3 甲板运动预报和补偿策略影响及其参数优化

参考文献

《海鹰之翼：舰载机着舰的科学与艺术》 第一章 舰载机起降的历史长河 航空母舰，作为现代海军的“海上巨兽”，其核心战斗力很大程度上取决于舰载机的起降效率与安全性。从早期蹒跚学步的螺旋桨飞机，到如今高性能的喷气式战机，舰载机起降技术的发展历程，本身就是一部波澜壮阔的科技进步史。 黎明前的摸索（20世纪初）： 第一次世界大战催生了对海军航空兵的需求，最初的尝试是将飞机放置在船只上进行侦察。但真正的起降技术，则是在舰载机飞行员的胆识与工程师的智慧双重驱动下逐渐萌芽。早期的甲板简陋，起降过程充满了危险，每一次成功的降落都堪称奇迹。这时期，飞机的设计也受到极大限制，需要考虑甲板空间、风力影响等诸多因素。 蒸汽时代的飞跃（20世纪20-40年代）： 随着蒸汽动力舰船的发展，航空母舰的设计也日趋成熟。弹射器、拦阻索等关键技术的出现，彻底改变了舰载机的起降方式。弹射器能够为起飞提供足够的初速度，而拦阻索则能在有限的甲板长度内有效减速降落。这一时期，飞机的性能得到显著提升，海军航空兵的力量开始崭露头角，并在第二次世界大战中扮演了至关重要的角色。无数经典的空战和海上战役，都与航母的舰载机起降息息相关。 喷气时代的挑战（20世纪50-70年代）： 喷气式飞机的出现，将舰载机的速度和复杂度推向了一个新的高度。更高的起降速度对甲板设计、弹射器和拦阻索系统提出了更高的要求。同时，机载电子设备也开始变得复杂，飞行员需要更先进的导航和通信设备。这一时期，航母的规模和排水量不断增大，以适应更重、更快、载油量更大的飞机。蒸汽弹射器逐渐被液压弹射器取代，拦阻索的强度和可靠性也得到了大幅提升。 信息化时代的变革（20世纪80年代至今）： 随着计算机技术、传感器技术和控制技术的飞速发展，舰载机起降正朝着智能化、自动化方向迈进。先进的显示系统、精确的导航设备、强大的计算机处理能力，使得飞行员在恶劣天气和高强度作战环境下，也能更精准、更安全地完成起降任务。雷达、光学传感器、GPS等技术的集成应用，为舰载机提供了全天候、高精度的着舰引导信息。未来的发展趋势更是指向无人化、自主化，进一步提升作战效能和人员安全。 第二章 舰载机着舰的核心要素分析 舰载机着舰，绝非简单的“开飞机落地”，它是一个极其复杂且高风险的系统工程，涉及多方面的关键要素相互配合。理解这些要素，有助于我们洞悉舰载机着舰技术的精髓。 气动与动力学特性： 舰载机作为一种特殊设计的飞机，其气动外形和动力系统必须能够适应狭窄甲板、高海况下的起降需求。低速时的稳定性、高迎角下的控制性、以及发动机在特殊工况下的响应速度，都是至关重要的考量。机翼的折叠设计，以及机体结构的强度，也都是为了适应舰载机的特殊运用环境。 着舰引导系统： 这是舰载机着舰的“眼睛”与“大脑”。从最初的目视引导，到如今的雷达、光学、甚至激光引导，着舰引导系统的精度和可靠性直接决定了着舰的成败。 雷达系统： 提供全天候的距离、角度和速度信息，是引导系统的基石。 光学系统： 如助降官的指挥灯、着舰镜（Meatball）等，为飞行员提供直观的俯仰角、下滑角和对准信息。 惯性导航系统（INS）与全球定位系统（GPS）： 为飞机提供精确的位置和速度信息，是实现自动化引导的基础。 陆基（舰基）导航信标： 如TACAN、ILS等，为飞机提供精确的导航基准。 拦阻系统： 舰载机着舰的关键在于如何在极短的距离内将高速飞行的飞机安全减速。拦阻索和拦阻钩构成了舰载机着舰的核心安全保障。 拦阻索： 通常由高强度钢缆制成，铺设在甲板上，与飞机起落架上的拦阻钩配合使用。 液压缓冲装置： 连接在拦阻索末端，将飞机巨大的动能转化为热能，实现平缓减速。 拦阻钩： 安装在飞机腹部，是与拦阻索咬合的关键部件。其设计需要兼顾可靠性和易于收放。 甲板与飞行控制： 航母的飞行甲板是舰载机起降的舞台，其设计直接影响着起降的效率和安全性。 甲板布局： 包括起飞区、着舰区、滑行道、停机位等，需要合理规划以避免交叉干扰。 舰体稳定性： 航母在海浪中的摇摆和颠簸，对舰载机的起降提出了极大的挑战，需要飞行员和系统进行精确的补偿。 飞行指挥： 经验丰富的飞行指挥官（LSO - Landing Signal Officer）在着舰过程中扮演着至关重要的角色，他们通过指令和信号，帮助飞行员修正航线和姿态。 飞行员技能与心理素质： 尽管自动化技术日益发达，但飞行员的技能和心理素质仍然是舰载机着舰不可或缺的一部分。 高超的飞行技巧： 飞行员需要精确控制飞机的姿态、速度和航向，以确保拦阻钩能够成功挂住拦阻索。 快速的反应能力： 在极短的时间内，飞行员需要对引导信息做出准确判断，并作出相应的操作。 强大的心理承受能力： 面对紧张、高压的环境，飞行员需要保持冷静和专注，克服恐惧和疲劳。 第三章 舰载机着舰的物理学原理 舰载机着舰过程，是力学、空气动力学、热力学等多种物理学原理协同作用的体现。深入理解这些原理，才能更好地优化着舰技术。 动量守恒与能量转化： 飞机在高速着舰时拥有巨大的动能。拦阻系统正是通过将飞机的动能转化为热能，实现其快速减速。拦阻索的弹性形变和液压缓冲装置的阻尼作用，是能量转化的关键环节。根据牛顿第二定律，巨大的减速度意味着巨大的冲击力，因此，整个系统需要承受巨大的载荷。 空气动力学的作用： 在着舰过程中，飞机需要维持特定的下滑角和速度。翼型设计、襟翼和副翼的使用，以及发动机的推力控制，都是为了在低速下提供足够的升力和推力，同时保持良好的操控性。风速、风向以及甲板的相对速度，都会对飞机的气动特性产生影响，需要飞行员和系统进行精确的补偿。 摩擦力与正压力： 拦阻钩与拦阻索的接触，产生摩擦力，这是实现减速的重要因素。拦阻索的张紧程度、拦阻钩的形状和材料，以及飞机与甲板之间的正压力，都直接影响着摩擦力的有效性。 惯性与稳定性： 飞机在进入下滑过程后，其惯性使其倾向于保持原有的运动状态。而飞行员和引导系统则需要通过操纵，不断修正飞机的姿态和航线，克服惯性带来的偏差。甲板的纵摇、横摇和垂荡，都会对飞机的惯性运动产生干扰，需要进行精确的补偿。 热力学过程： 拦阻系统在吸收飞机动能的过程中，会产生大量的热量。液压油的温度升高、金属部件的升温，都属于热力学范畴。系统的散热设计以及材料的热膨胀系数，都需要在设计中予以充分考虑，以确保系统的稳定运行。 第四章 现代着舰引导技术概览 现代舰载机着舰，已不再是单纯依靠飞行员目视判断，而是高度依赖先进的引导系统。这些系统如同飞行员的“副驾驶”和“导航员”，提供精准、可靠的信息，大大提高了着舰的成功率和安全性。 精密导航与定位： 惯性导航系统（INS）： 即使在GPS信号丢失的情况下，也能提供短时间的精确位置和姿态信息。 全球定位系统（GPS）/北斗导航系统： 提供高精度的绝对定位信息，是实现精准引导的基础。 差分GPS（DGPS）： 通过地面基站提供的差分修正信息，进一步提高GPS的定位精度。 雷达与光学传感器的融合： 多普勒雷达： 能够精确测量飞机与航母之间的距离、相对速度和角度。 光学跟踪系统： 如光学雷达、高分辨率摄像头，能够捕捉飞机姿态、航线等细节信息，并进行实时分析。 红外传感器： 在夜间或低能见度条件下，能够有效识别飞机。 计算机与信息处理： 先进的计算机平台： 能够实时处理来自各种传感器的大量数据。 算法模型： 基于物理学原理和飞行数据，建立精密的着舰模型，用于预测飞机的运动轨迹，并生成引导指令。 数据融合技术： 将不同来源的、具有不同精度和特性的数据进行有效融合，提高整体信息的准确性。 人机交互界面： 平视显示器（HUD）： 将关键的引导信息以图形化的方式投影到飞行员眼前，使其无需低头即可获取信息。 多功能显示器（MFD）： 提供更详细的着舰态势图、飞行参数等信息。 语音提示系统： 通过语音提示，进一步增强引导的直观性和及时性。 着舰引导模式： 手动引导（Manual Carrier Landing）： 飞行员主要依靠目视和HUD信息进行着舰，LSO提供辅助。 半自动引导（Semi-automatic Carrier Landing）： 系统提供部分引导指令，飞行员进行关键操作。 全自动引导（Automatic Carrier Landing）： 系统完全控制飞机的整个着舰过程，从下滑到接地。 第五章 舰载机拦阻系统设计与优化 舰载机拦阻系统的设计，是确保航母舰载机安全着舰的关键。其核心在于如何将飞机庞大的动能，在有限的距离内，以可控的方式耗散掉。 拦阻索的设计与维护： 材料选择： 通常采用高强度、高韧性的钢缆，能够承受巨大的拉力。 结构设计： 考虑多股钢丝的缠绕方式，以提高抗拉强度和抗疲劳性。 张力控制： 拦阻索的张力需要根据不同机型的重量和速度进行调整，以达到最佳的减速效果。 定期检查与更换： 拦阻索在使用过程中会产生磨损和疲劳，需要定期进行检查和更换，以确保其可靠性。 液压缓冲装置的原理与性能： 液压缸与活塞： 飞机巨大的拉力通过拦阻索传递到液压缸，推动活塞在油液中运动。 节流阀： 关键部件，通过控制油液流过的狭窄通道，产生巨大的阻尼力，将飞机的动能转化为热能。 热量管理： 飞机动能转化产生的热量需要有效散发，避免液压油过热导致性能下降。 回位装置： 在飞机成功着舰后，液压装置需要将拦阻索快速回位，为下一架飞机准备。 拦阻钩的设计与可靠性： 材料强度： 必须能够承受与拦阻索咬合时产生的巨大冲击力。 钩爪设计： 确保能够可靠地挂住拦阻索，同时易于收放。 耐久性： 频繁的挂钩动作会对拦阻钩造成磨损，需要具备良好的耐久性。 故障模式分析： 充分考虑拦阻钩可能出现的失效模式，并采取相应的冗余设计和安全措施。 甲板与拦阻装置的集成： 甲板强度： 拦阻装置的锚固点需要牢固地固定在航母甲板结构上，能够承受巨大的拉力。 甲板光滑度与平整度： 保证飞机能够顺利滑行至预定的拦阻点。 预警与警示系统： 在飞机着舰时，需要有明确的警示标识，提醒甲板人员注意安全。 第六章 舰载机着舰的复杂性与挑战 尽管技术不断进步，但舰载机着舰依然是一个充满挑战的领域。其复杂性体现在多个维度，需要持续的研发和改进。 环境因素的不可控性： 海况： 舰载机的起降高度依赖于航母的稳定。剧烈摇摆、颠簸的海况，极大地增加了着舰的难度。 天气： 大风、低能见度（如浓雾、暴雨）、强风切变等恶劣天气，都会严重影响飞行员的视线和飞机的操控。 夜间着舰： 在没有自然光的情况下，完全依赖仪器引导，对系统的精度和可靠性提出了更高的要求。 飞机性能的差异性： 不同机型： 不同型号的舰载机，其重量、速度、尺寸、操控特性各不相同，需要拦阻系统和引导系统能够适应这些差异。 载荷变化： 飞机携带的弹药、燃油量不同，都会影响其重量和着舰特性。 系统集成的复杂性： 多系统协同： 引导系统、飞行控制系统、拦阻系统、舰载机本身，需要高度协同工作。任何一个环节的故障，都可能导致严重的后果。 实时性要求： 舰载机着舰的过程瞬息万变，系统必须能够实时采集、处理和反馈信息，做出快速响应。 数据通信与兼容性： 不同系统之间的数据格式、通信协议需要兼容，确保信息的顺畅传递。 人为因素的考量： 飞行员疲劳与压力： 舰载机飞行员承受着巨大的身心压力，疲劳容易导致判断失误。 甲板人员的配合： 甲板作业人员需要熟练的操作和高度的协调，以确保飞机安全起降。 指令与沟通： 引导指令的清晰度和及时性，对飞行员至关重要。 新技术应用的风险与验证： 新技术引入： 新的传感器、控制算法、甚至无人化技术，都需要经过严格的测试和验证，才能在实际应用中推广。 系统冗余与故障容错： 设计中必须考虑关键系统的冗余，以及系统出现故障时的容错能力，最大限度地保障安全。 第七章 未来舰载机着舰技术展望 舰载机着舰技术的未来发展，将继续朝着更安全、更高效、更智能化的方向迈进。 全自动化着舰的实现： 先进的传感器网络： 集成更高精度的雷达、光学、红外、激光等传感器，实现对飞机和环境的全面感知。 人工智能与机器学习： 利用AI算法对海量数据进行分析，实现更精准的预测和决策。 飞行控制算法的进一步优化： 能够应对更复杂、更动态的着舰环境。 无人机与无人舰载机的应用： 预示着未来着舰技术可能向无人化迈进。 电磁弹射技术（EMALS）的推广应用： 精准的推力控制： 相较于蒸汽弹射，EMALS能够提供更平滑、更精准的弹射力，减少飞机和弹射器自身的应力。 更宽的适用范围： 能够适应不同重量、不同速度的飞机，提高航母的起飞效率。 能源效率的提升： EMALS在能量利用方面更具优势。 新型拦阻技术的探索： “光缆”拦阻： 利用激光或电磁力来减速飞机，避免了机械接触可能带来的磨损和故障。 更智能的能量吸收系统： 能够根据飞机重量和速度，动态调整拦阻力。 集成化与信息化的进一步深化： 舰机一体化： 舰载机与航母之间的信息共享和协同能力将得到极大提升。 大数据分析： 对着舰过程中的海量数据进行深度分析，用于优化系统性能，预测潜在风险。 数字孪生技术： 创建航母和舰载机的数字模型，用于模拟和优化着舰流程。 “智能甲板”的概念： 自适应甲板： 能够根据天气和飞机情况，自动调整甲板的坡度、角度等参数。 自主导航与调度： 甲板上的飞机能够实现自主导航和调度，最大限度地提高甲板使用效率。 智能维护系统： 对拦阻系统、弹射器等关键设备进行实时监测和预测性维护。 《海鹰之翼：舰载机着舰的科学与艺术》将深入剖析这些技术发展的脉络，从基础物理原理到前沿技术应用，全面展示舰载机着舰这一复杂而迷人的领域。它不仅仅是一本技术手册，更是对人类挑战极限、探索未知的不懈追求的生动写照。

评分☆☆☆☆☆

我最近翻阅了大量关于海军航空兵的书籍，其中不少是技术理论性质的，但坦白说，很多都让我感觉理论性太强，过于晦涩难懂，读起来像是啃一本厚厚的工程手册。我尤其希望能找到一些能够真正深入浅出，让我理解那些复杂技术背后原理的书。比如，舰载机是如何克服恶劣天气、复杂的甲板环境以及巨大的速度差，最终精准地降落在不断颠簸的航母甲板上的？这个过程的每一个环节，从飞行员的视角，到控制系统的运行，再到甲板人员的操作，都充满了令人惊叹的智慧和技术。我渴望看到一本能够详细拆解这一过程的书，用清晰的图表、生动的案例，甚至是一些模拟场景来阐释其中的奥秘。我希望这本书能够解答我长久以来的疑惑，比如，在夜间或者能见度极低的情况下，飞行员是如何依靠有限的视觉信息，准确判断飞机的位置和姿态的？自动着舰系统在其中扮演了怎样的角色，它又是如何与飞行员协同工作的？如果能再对不同国家航母的着舰技术进行一些比较分析，那就更完美了，这样可以帮助我更全面地理解这个领域的最新发展和技术趋势。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对军事科技，特别是航空母舰发展史和技术细节非常着迷的读者。最近我对航母舰载机的着舰技术产生了浓厚的兴趣。我希望能找到一本能够详细介绍舰载机在航母上进行全自动引导着舰的技术的书。这个过程听起来就非常复杂和精密，它需要解决的不仅仅是如何让飞机降落，更是如何在极其动态和危险的环境下，保证每一次着舰的安全和高效。我期待这本书能够深入探讨自动着舰系统的工作原理，比如它如何利用各种传感器（如雷达、光学系统）来实时监测飞机的位置、速度和姿态，然后如何通过精密的控制算法来发出指令，引导飞机精确地对准着舰点。此外，我也对人机协同在全自动着舰中的作用感到好奇，即使是自动化系统，飞行员的角色是什么？他们如何监控、干预，以及在紧急情况下如何接管控制权？如果书中能提供一些关于不同国家在自动着舰技术方面的研究进展和技术路线的对比，那将是我非常乐于看到的。

评分☆☆☆☆☆

对于海军舰艇，特别是航母，我一直抱着极大的兴趣，尤其关注那些能够直接提升作战效能的核心技术。其中，舰载机的起降是整个航母体系中最具挑战性也是最关键的一环。我一直在寻找一本能够详尽阐述这一技术难题的著作。我期望这本书能够超越泛泛而谈的介绍，深入到舰载机着舰过程中涉及到的关键物理原理、传感器技术、控制算法以及人机交互设计。例如，当飞机以高速接近航母时，如何在几秒钟内完成精准的姿态调整和速度控制？这背后需要多先进的导航和制导系统？书中的内容如果能涵盖从雷达、光学传感器到惯性导航系统等多种技术的协同运用，并且解释它们是如何处理各种干扰和不确定性的，那将是非常有价值的。我希望这本书能够提供一些具体的技术参数、控制逻辑的图解，甚至是针对不同机型和不同航母设计理念的案例分析，让我能对“航母与舰载机适配技术”这个宏大的议题有一个更具象、更深入的理解。

评分☆☆☆☆☆

作为一个长期关注国防科技发展的爱好者，我一直对航母的作战能力和技术细节充满好奇。在众多技术环节中，舰载机能否安全、高效地在航母上起降，无疑是影响航母战斗力的核心要素之一。我特别希望能找到一本能详细阐述“航母与舰载机适配技术”的书籍，尤其是关于舰载机全自动引导着舰技术的部分。我希望这本书能够深入解析实现这一目标所必需的关键技术，例如，在复杂的海况和天气条件下，如何通过先进的传感器融合技术，精确地获取飞机和航母的位置、速度、姿态等信息？自动着舰系统又是如何基于这些信息，生成并执行最优的控制指令，以确保飞机能够平稳、准确地降落在航母甲板的指定区域？我期待书中能够提供详细的技术原理、算法模型，以及实际应用中的案例分析，最好能涵盖不同类型航母和舰载机的适配策略，从而帮助我全面理解这一尖端技术领域的挑战与突破。

评分☆☆☆☆☆

我对现代海军军事科技，尤其是航空母舰这一海上巨兽，有着近乎痴迷的兴趣。而在这庞大海上作战平台的核心运作中，舰载机的起降无疑是最具技术挑战性的环节之一。我一直在寻找一本能够深入剖析“航母与舰载机适配技术”，特别是“航母舰载机全自动引导着舰技术”的书籍。我希望这本书能够不仅仅停留在概念的介绍，而是能真正触及到技术的核心。比如，自动着舰系统是如何克服海风、甲板运动以及飞机自身的动态变化等一系列复杂因素，实现毫米级的精准控制？它背后涉及到的雷达、光学跟踪、导航定位、控制理论等关键技术，是如何被整合在一起，协同工作的？我期待书中能有详细的系统架构图、关键算法的解析，以及不同国家在这方面技术发展的历史沿革和未来趋势的探讨。如果能有一些关于“适配”的具体体现，例如不同型号舰载机如何根据航母的设计进行优化调整，以实现最佳的着舰效率和安全性，那将是我非常期待的内容。