专利名称：航母上固定翼飞机的加速起飞系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种军事装备，具体说是涉及一种航空母舰上对固定翼飞机进行加速 升空的起飞装置。
背景技术：
航空母舰(以下简称航母)距今已有100年的历史。它是一种以舰载机为主要武 器的大型海上作战平台，也可称之为海上移动机场。各种飞机均通过它来实现海上的起飞 与降落。固定翼飞机在航母上的起飞方式是航母的关键技术，主要有三种起飞方式即蒸汽 弹射起飞、滑跃式起飞和短距离(也称垂直)起飞。蒸汽弹射起飞是利用蒸汽的巨大能量在 2-3秒内把飞机加速到使其升空所需速度的一种起飞方式，其功能较强，可满足多种舰载机 的起飞需要，是目前业内人土认可的一种较好的起飞方式。但能源系统庞大，技术复杂，能 效低，能耗大，占用航母资源多，该技术使用了数十年，目前仍只被少数国家所掌握。滑跃式 起飞是在航母舰首设置一段上翘10-14°的甲板，使飞机在离舰时具有一种向上的分速度 ，以延长飞机在空中加速的时间，来实现升空所需速度的一种起飞方式。它具有结构简单， 易于制造维护的特点，被较多的轻型航母和一些暂时无能力开发蒸汽弹射的航母所采用。 但由于它对飞机升空能力的提升有限，对飞机自身的加速能力要求过高，使预警机等加速 能力较低的飞机无法升空，就是加速能力较强的飞机也难以实现满载起飞。直接影响航母 舰载机的综合战斗能力。而短距离起飞方式占用航母资源少，但该起飞方式只适用于特定 的飞机，多用于轻型航母和某些大型战舰上。最近，有关资料介绍某些国家正在研制一种电 磁弹射起飞装置，介绍中指出其装置弹射能力强，操作管理较方便，但设备复杂并需很大的 供电系统。发明内容
本发明主要是解决现有航母在固定翼飞机的起飞方式上存在的蒸汽弹射起飞能 源系统庞大，技术复杂，能效低，能耗大，占用航母资源多，滑跃式起飞对加速能力低的飞机 无法升空，对加速能力强的飞机也难以实现满载起飞，直接影响航母舰载机综合战斗能力， 以及短距离起飞适用范围小的问题，从而提供一种航母上固定翼飞机的加速起飞系统，以 弥补现有技术之不足。使航母在起飞方式上更加先进合理，有效提高航母的综合效能与战 斗能力。
本发明的航母上固定翼飞机的加速起飞系统，所述系统是由两个翘抛式起飞装置 和一个压缩空气弹射起飞装置组成。
所述翘抛式起飞装置是设置与航母骨架铰接的翘抛架、一个可将翘抛架翘起并复 位的翘抛机构和一个为翘抛机构提供伺服的液压机构组成。
所述的压缩空气弹射起飞装置是设置了在缸头内设油阻尼密封机构，而缸体上设 窄缝泄气区的气缸，并将动滑轮组连接的主拉力钢丝绳穿过缸头内所设油阻尼密封机构与 气缸内的活塞固定连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果1、由于本发明设置了翘抛式起飞装置，该装置翘抛架在翘抛机构和液压机构作用下使 翘抛架以后横管为轴向上翘起，使飞机在翘抛架不断上翘的甲板上滑行，不仅能实现与滑 跃式起飞相同的效果。而且会在上翘滑跃的同时又产生一个把飞机向上抛的效果，并在飞 机上抛的过程中给了飞机更长的留空加速时间，从而满足加速能力较强的舰载机的重载起 飞需要。
2、由于本发明设置了压缩空气弹射起飞装置，利用缸头内设油阻尼密封机构的气 缸，以钢丝绳作为气缸的拉杆，将活塞的巨大拉力传至气缸外作功，使压缩空气弹射起飞成 为现实。为预警机等加速能力较低的飞机创造了起飞条件。与此同时，能极大简化能源系 统结构，缩短起飞准备时间，明显提高起飞次数。
3、由于本发明设置了翘抛式起飞装置与压缩空气弹射起飞装置的有机结合，能满 足目前所有舰载机的安全起飞并实现满载起飞。明显提高航母上舰载机的综合效能与战斗 能力。具有突出的实质性特点与显著的进步。
4、本发明还具有构思新颖独特、结构简单实用、操作控制简便、性能稳定可靠、能 耗小成本低、适宜航母推广、发展前景广阔等优点。
图1是本发明在航母所处位置平面图；图2本发明中翘抛式起飞装置的翘抛架结构示意图；图3是图2的俯视结构意图；图4是本发明中翘抛式起飞装置的翘抛机构结构主视图；图5是图4的右视图；图6是图4的俯视图；图7是本发明中翘抛式起飞装置的液压机构结构示意图；图8导向条结构意图；图9是本发明中压缩空气弹射起飞装置结构示意图；图10是本发明中压缩空气弹射起飞装置的油阻尼密封机构示意图；图11是油阻尼密封机构的抱环结构示意图。
具体实施方式
由图1一图11所示本发明的航母上固定翼飞机的加速起飞系统是由两个翘抛式 起飞装置2和一个压缩空气弹射起飞装置I组成。其中所述的压缩空气弹射起飞装置I是 为加速能力较低的飞机(如预警机、反潜机等这类飞机数量不多但对航母的综合战斗能力 关系很大)而设计的。它由定滑轮组3、动滑轮组4、定滑轮组3与动滑轮组4之间缠绕的高 强拉力索、该高强拉力索经导向轮5拉动挂绳小车6，再经挂机绳与飞机连接。同时设置一 个缸头内设油阻尼密封机构7，而缸体上设窄缝泄气区8的气缸9，该气缸9上有高压进气 口及控制阀10、泄气口及控制阀11和尾部排气口 12，并将与动滑轮组4连接的主拉力钢丝 绳13穿过缸头内所设油阻尼密封机构7与气缸9内的活塞14固定连接。还将气缸9经高 压进气口及控制阀10与储气罐15、空压机16连接。所述的油阻尼密封机构7是由分布在缸头内主拉力钢丝绳13外的抱环17、导油环18及端压盖组成。在对应导油环18的缸头 外部设有进油口与排油口。所述的抱环17是360°三等分对接而成的空心式圆盘，所述抱 环17的每个三等分部分上设有对称的螺钉孔，并由穿销和外部套有弹簧，端部设有限位挡 的螺钉19相互连接。本装置的突出特点是利用抱环17内弹簧的伸缩以及在高压进气口及 控制阀10推入的机油来实现对表面粗糙和不够规则的主拉力钢丝绳13的密封，从而完成 主拉力钢丝绳13与活塞14间的柔性连接。使弹射过程中高压气的损失量小于总量的1%。 本装置另在缸头内外的主拉力钢丝绳13下方分别设置一导向轮20。
其所述的翘抛式起飞装置2由翘抛架、翘抛机构和液压机构三部分构成。其翘抛 架是由上面板(即甲板)21与下主斜管22以及在上面板21与下主斜管22之间纵向与斜向 连接的副拉杆23形成两排三角形框架，在两排三角形框架之间设有多个横向拉杆24和相 邻两横向拉杆24间的斜拉杆构成的组焊桁架。所述翘抛架上面板21底部设有板筋梁25， 前端中部设有向下的倾斜段26，该倾斜段26斜率约5%。所述的翘抛架上面板21对称中心 沿长度方向设有导向条27，本发明给出了一种导向条27的具体结构，它是在导向板盒28底 部中心设置液压油缸29，在液压油缸29中设有与活塞30固定并可在液压油缸29中移动 的顶杆31，顶杆31与该顶杆31两侧的弹簧中心杆32顶部分别固定在置于导向板盒28中 的导向板条33内底并凸凹相接。导向板盒28外部两侧弹簧中心杆32部分上套有下拉弹 簧34，并经固定螺钉35将导向条27整体固定在翘抛架上面板21和航母甲板上并形成续 接。当然导向条27还可以由其它的结构来实现。所述翘抛架经后横管36与航母骨架进行 铰接。其翘抛机构是在工字立柱37和副顶梁38组成的框架内对称设置两个下拉油缸39 及两个下拉油缸39之间的压气弹簧40，所述压气弹簧40和两个下拉油缸39的顶部分别经 短轴与主顶梁41连接，底部固定在与舰体固定的底梁板42上。所述的翘抛机构置于所述 翘抛架内并位于翘抛架后约三分之一处。其液压机构设置了由多个进油阀43、油泵44、单 向阀45相串联后的并联油路，再经电磁阀46至两个下拉油缸39的高压油口，在两个下拉 油缸39高压油口与低压油口之间连接串油管47，所述串油管47上设有电磁阀48，所述两 个下拉油缸39低压油口分别与补油器50和油箱51连接。并在每个进油阀43、油泵44与 单向阀45相串联的分支油路与油箱51之间设置另一电磁经阀52构成的主油路。该主油 路主要是为了实施翘抛架的上翘与复位控制。除了主油路而外，该液压系统还设置了由进 油阀53、油泵54和单向阀55串接后分别至两个下拉油缸39高压油口与蓄能器56和经单 向阀57至蓄能器58 ;另在进油阀53、油泵54与单向阀55相串接的油路至油箱51之间设 置电磁阀59组成的副油路。所述的副油路是为系统提供操作用油，并确保系统运行的稳定 性。在所述的液压系统中还设置了为油泵44、54、60提供动力的电动机61、62、63。以及为 系统保护设置的溢流阀64、压力继电器65与压力表49。而过滤器66、换热器67是为系统 液压油进行过滤与冷却。
为配合飞机起飞，使其快速进入起飞点(定位定向)，本发明还在航母甲板上飞机 起飞点处设置一自动转向的定位转盘68，该定位转盘68上设有固定导向板与限位板，该定 位转盘68由遥控器控制，飞机调动时，定位转盘68上导向板自动转至与飞机在一条直线 上，迎接飞机至定位转盘68上，并由导向板与限位板将飞机限位制动，然后定位转盘68自 动转向，使导向板与甲板上的导向条27在一条直线(即飞机对应跑道)上。当飞机发动机的 推力达到预定值后，限位板自动放平松开制动。
使用本发明所述的翘抛式起飞装置2进行起飞前，首先启动液压机构与主油路连接的电磁阀46开通，液压油经高压油口进入翘抛机构两个下拉油缸39，两个下拉油缸39 向下拉动，使与主顶梁41固定的翘抛架回落，压气弹簧40内的压气弹簧柱被压缩下行，此时翘抛架上面板21与甲板相平。并由副油路组成的供油系统维持状态的稳定。这时与主油路连接的电磁阀46立刻关闭，并经电磁阀52为主油路泻荷。翘抛式起飞是以飞机到达翘抛架某一特定位置为信号来控制的，飞机到达翘抛架的特定位置后，按指令电磁阀48开通，压力油从两个下拉油缸39高压油口进入低压油口，并由补油器50补充其体积差。此时压气弹簧40内压缩气体通过弹性膨胀作功，由主顶梁41将巨大的顶力分散至翘抛架的各支杆上。两个下拉油缸39卸压，而压气弹簧40的压气弹簧柱顶出(如图4所示位置)，完成翘抛架上翘过程。当飞机滑行至翘抛架前端某一特定位置，系统按指令关闭电磁阀48，并在高压状态下溢流，翘抛架继续因惯性上翘一段后停止运动，这时电磁阀46再开通，两个下拉油缸39将已顶出的压气弹簧40中的压气弹簧柱压回，使翘抛架上面板21重新与航母甲板相平。重复上述过程，便可实现多架飞机的翘抛式起飞。本翘抛式起飞装置其翘抛架长约50米，可为35吨以下舰载机提供满载起飞条件，保证航母上数量最多的高速舰载机在较短的冲跑距离内顺利满载升空。它适用于自身加速能力较强推重比大于O. 56的飞机，如战斗机，综合攻击机等。
对于综合作战能力较强的航母尚需配有少量的预警机、反潜机等。这类飞机的速度较慢，载重较大，在空中飞行时间较长，相应的加速能力较低，为了满足这类飞机的满载升空需要，本发明特设置了以上所述的压缩空气弹射起飞装置I。所述压缩空气弹射起飞装置I是以压缩空气为作功介质，其额定气压为lOMpa，装置气缸9直径约Φ800，气缸9作功的行程约20000，单次弹射的耗气量约8m3，用3000KW的空压机(可数台并联)16供气，能保证所述飞机约4分钟弹射升空一次，适当加大空压机16的总功率，还可实现每2-3分钟弹射升空一次。使用压缩空气弹射起飞装置I对飞机进行起飞时，首先空压机16将气体压缩储存在储气罐15内，经高压进气口及控制阀10进入气缸9，压缩空气推动气缸9内的活塞 14，活塞14带动与其连接的一根直径约Φ100的主拉力钢丝绳(起拉杆作用)13，主拉力钢丝绳13拉着动滑轮组4，经动滑轮组4与定滑轮组3配合将钢丝绳的加速度提高2-4倍再拉动挂绳小车6在滑轨上移动，并由挂绳小车6拉动飞机加速起飞。在此过程中，由于在气缸9设置了油阻尼密封机构7和窄缝泄气区8，使单次弹射泄气量小于总气量的1%，并准确控制气缸9的有效行程，使气缸9内始终保持约O. 05 Mpa的最低气压，从而使作为拉杆的主拉力钢丝绳13始终为拉伸状态而可靠工作。使用本发明的压缩空气弹射起飞装置I可使飞机加速至80m/s左右，加速的距离80-100m，定、动滑轮组3、4上的高强度拉力索直径约Φ50， 提供的拉力为800 1200KN。确保速度较慢，载重量大的飞机进行重载起飞。对应挂绳小车6还设有缓冲器和将挂绳小车6归位的返回机构，以待飞机的下一次弹射起飞。
权利要求
1.一种航母上固定翼飞机的加速起飞系统，其特征在于所述系统是由两个翘抛式起飞装置(2 )和一个压缩空气弹射起飞装置(I)组成。
2.根据权利要求1所述的航母上固定翼飞机的加速起飞系统，其特征在于所述的压缩空气弹射起飞装置(I)是设置了在缸头内设油阻尼密封机构(7)，而缸体上设窄缝泄气区(8)的气缸(9)，并将动滑轮组(4)连接的主拉力钢丝绳(13)穿过缸头内所设油阻尼密封机构(7)与气缸(9)内的活塞(14)固定连接。
3.根据权利要求1所述的航母上固定翼飞机的加速起飞系统，其特征在于所述的翘抛式起飞装置(2)是设置与航母骨架铰接的翘抛架、一个可将翘抛架翘起并复位的翘抛机构和一个为翘抛机构提供伺服的液压机构。
4.根据权利要求2所述的压缩空气弹射起飞装置(I)其特征在于所述油阻尼密封机构(7)是由分布在气缸(9)缸头内主拉力钢丝绳(13)外的抱环(17)、导油环(18)及端压盖组成，在对应导油环(18)的缸头外部设有进油口与排油口，所述抱环(17)是360°三等分对接而成的空心式圆盘，所述抱环(17)的每个三等分部分上设有对称的螺钉孔，并由穿销和外部套有弹簧、端部设有限位挡的螺钉(19)相互连接。
5.根据权利要求3所述的翘抛式起飞装置(2)，其特征在于所述翘抛架是由上面板 (21)与下主斜管(22)以及在上面板(21)与下主斜管(22)之间纵向与斜向连接的副拉杆(23)形成两排三角形框架，在两排三角形框架之间设有多个横向拉杆(24)和相邻两横向拉杆(24)间的斜拉杆构成的组焊桁架，所述组焊桁架前端中部设有向下的倾斜段(26)。
6.根据权利要求3所述的翘抛式起飞装置，其特征在于所述的翘抛机构是在工字立柱(37)和副顶梁(38)组成的框架内对称设置两个下拉油缸(39)及两个下拉油缸(39)之间的压气弹簧(40)，所述压气弹簧(40)和两个下拉油缸(39)顶部分别经短轴与主顶梁(41) 连接，底部固定在与舰体固定的底梁板(42)上。
7.根据权利要求3所述的翘抛式起飞装置，其特征在于所述的液压机构设置了由多个进油阀(43)、油泵(44)、单向阀(45)相串联后的并联油路，再经电磁阀(46)至两个下拉油缸(39)的高压油口，在两个下拉油缸(39)的高压油口与低压油口之间分别连接串油管 (47)，所述串油管(47)上设有电磁阀(48)，所述两个下拉油缸(39)低压油口分别与补油器 (50)和油箱(51)连接，并在每个进油阀(43)、油泵(44)与单向阀(45)相串联的分支油路与油箱(51)之间设置另一电磁经阀(52)构成的主油路。
8.根据权利要求3所述的翘抛式起飞装置，其特征在于所述的液压机构还设置了由进油阀(53)、油泵(54)和单向阀(55)串接后分别至两下拉油缸(39)高压油口与蓄能器 (56)和经单向阀(57)至蓄能器(58);另在进油阀(53)、油泵(54)与单向阀(55)相串接的油路至油箱(51)之间设置电磁阀(59)构成的副油路。
9.根据权利要求3所述的翘抛式起飞装置，其特征在于所述翘抛架其上面板(21)对称中心沿长度方向设有导向条(27)，而上面板(21)底部设置板筋梁(25)，所述翘抛架经后横管(36)与航母骨架进行铰接。
10.根据权利要求1所述的航母上固定翼飞机的加速起飞系统，其特征在于在航母甲板上飞机起飞点处设置一自动转向的定位转盘(68)，该定位转盘(68)上设有导向板与限位板，并由导向板与限位板将飞机限位制动，当飞机发动机的推力达到预定值后，限位板自动放平。
全文摘要
本发明公开了军事领域中航母上固定翼飞机的加速起飞系统。它由两个翘抛式起飞装置和一个压缩空气弹射起飞装置组成。由于采取了翘抛式起飞装置与压缩空气弹射起飞装置的有机结合，组成了现今航母上较为理想的加速起飞系统。可满足各类固定翼舰载机的满载起飞要求，本身可实现每分钟2-4架次的起飞强度。具有发明构思新颖、结构简单实用、操作控制简便、性能稳定可靠、占航母资源少、能耗小成本低、适宜航母推广、发展前景广阔等优点。明显提高航母上舰载机的综合效能与战斗能力。
文档编号B64F1/04GK102991684SQ20121057305
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者李绍基 申请人:李绍基