二级弹簧联合弹射舰载机的装置与方法与流程

本发明属于于舰载机起飞技术领域，具体涉及一种二级弹簧联合弹射舰载机的装置与方法。

背景技术：

舰载机的离舰方式主要包括滑跃起飞和弹射，弹射与滑跃起飞相比具有明显的作战优势，目前的航空母舰上主要采用蒸汽弹射和电磁弹射，蒸汽弹射使用成本高、对密封件材料高温高压下的性能要求高，目前我国还没有完全掌握该技术。电磁弹射技术复杂，虽然在海军工程大学马伟明院士主导的模型试验中已取得初步成功，但实舰实机效果还有待验证。与蒸汽弹射相比，弹簧弹射具有使用成本低、对设备工艺和材料性能要求不高的优点，与电磁弹射相比，弹簧弹射具有技术简单、造价低、用电量小、性能稳定的优点。弹簧弹射最主要的问题在于弹射初期加速度太高，飞行员会出现晕厥，后期加速度太低，舰载机离舰速度不满足要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服目前舰载机弹射方式的不足，提供一种二级弹簧联合弹射舰载机的装置与方法，运用本发明装置和方法，通过二级分阶段弹射舰载机，既能限定弹射加速度峰值，保证飞行员的身体安全，又可以保证舰载机离舰速度满足飞行要求；同时，本发明装置结构简单，弹射行程短，性能稳定，可以实现快速连续弹射，使用成本和维护成本低。

本发明的目的是这样实现的：

一种二级弹簧联合弹射舰载机的装置，包括反弹梁、制动器，反弹梁、制动器之间设置垂直于反弹梁的弹簧槽，弹簧槽内安装可轴向滑动的弹射弹簧，所述制动器用于对弹射弹簧制动，所述弹射弹簧包括一根一级弹射弹簧以及对称设于一级弹射弹簧两侧的两根二级弹射弹簧，所述一级弹射弹簧与两根二级弹射弹簧之间通过联动架形成联动，所述联动架包括第一凹形部以及两第二凹形部，所述第一凹形部嵌套在一级弹射弹簧底部，所述两第二凹形部分别嵌套在两根二级弹射弹簧的顶部，所述一级弹射弹簧的顶部设置顶板，所述顶板与反弹梁之间连接第一钢索，所述第一钢索上设置第一电磁铁断接器，所述联动架的两第二凹形部与反弹梁之间连接第二钢索，所述第二钢索上设置第二电磁铁断接器，所述反弹梁上设置第一卷扬机、第二卷扬机，所述第一卷扬机与第一钢索连接，所述第二卷扬机与第二钢索连接。

进一步地，所述弹簧槽包括一个一级弹簧槽以及两个二级弹簧槽，所述一级弹簧槽用于安装一级弹簧，所述两个二级弹簧槽用于安装两个二级弹簧，所述一级弹簧槽以及两个二级弹簧槽的横截面为向下凹陷的半圆形，所述联动架位于一级弹簧槽、二级弹簧槽上。

进一步地，所述一级弹簧、二级弹簧均采用中空弹簧。

进一步地，所述制动器采用油刹器，所述制动器用于对一级弹射弹簧制动。

一种二级弹簧联合弹射舰载机的方法，将第二电磁铁断接器通电，联动架通过第二钢索与第二卷扬机相连，启动第二卷扬机，当联动架被拉至第一凹形部与反弹梁接触时，使第二卷扬机停止转动，保持拉力状态，将第一电磁铁断接器通电，顶板通过第一钢索与第一卷扬机相连，启动第一卷扬机，当一级弹簧被压缩至设计压力时，使第一卷扬机停止转动，保持拉力状态，形成待弹射状态；

当舰载机就位后，同时断开第一电磁铁断接器和第一卷扬机的电源，一级弹簧释放反弹力，接着同时断开第二电磁铁断接器和第二卷扬机的电源，二级弹簧释放反弹力，反弹力通过联动架和一级弹簧作用于舰载机，继续向前推动舰载机，使舰载机速度增加至离舰速度，完成舰载机弹射，完成舰载机弹射后，一级弹簧冲向制动器，在制动器的阻力作用下停止。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

弹射弹簧由一级、二级共三根弹簧组成，一级弹簧为一根较大的弹簧，二级弹簧包含两根较小的弹簧，分列一级弹簧两侧，一级弹簧的底面与二级弹簧的顶面由联动架相连。分别采用卷扬机通过钢索压缩弹簧，弹射时，先由一级弹簧提供反弹力，当一级弹簧反弹力释放到一定阶段，二级弹簧继续提供反弹力。本发明通过两级弹簧弹射舰载机，限制了舰载机弹射初期的加速度，防止飞行员出现晕厥，同时又保证了后期加速度，使舰载机离舰速度满足要求。

附图说明

图1为本发明待弹射时的平面图；

图2为本发明弹射完毕时的平面图；

图3为本发明各个弹射状态的剖面图；

附图标记

1一级弹簧，2二级弹簧，3一级弹簧槽，4一级弹簧顶板，5第一电磁铁断接器，6第一钢索，7反弹梁，8第一卷扬机，9二级弹簧槽，10联动架，11第二电磁铁断接器，12第二钢索，13第二卷扬机，14制动器。

具体实施方式

参见图1至图3，为一种二级弹簧联合弹射舰载机的装置，包括反弹梁、制动器，反弹梁、制动器之间设置垂直于反弹梁的弹簧槽，弹簧槽内安装可轴向滑动的弹射弹簧，所述制动器用于对弹射弹簧制动，所述弹射弹簧包括一根一级弹射弹簧以及对称设于一级弹射弹簧两侧的两根二级弹射弹簧，一、二级弹簧底面位置均非固定，反弹力释放完毕可以离开反弹梁。经过计算对比，所述一级弹簧、二级弹簧均采用中空弹簧，即弹簧由一定壁厚的钢管绕制而成，这样做不仅可以减小40％左右的弹簧质量，还能增加舰载机的推动速度。所述一级弹射弹簧与两根二级弹射弹簧之间通过联动架形成联动。

所述联动架包括第一凹形部以及两第二凹形部，所述第一凹形部嵌套在一级弹射弹簧底部，所述两第二凹形部分别嵌套在两根二级弹射弹簧的顶部，所述弹簧槽包括一个一级弹簧槽以及两个二级弹簧槽，所述一级弹簧槽用于安装一级弹簧，所述两个二级弹簧槽用于安装两个二级弹簧，所述一级弹簧槽以及两个二级弹簧槽的横截面为向下凹陷的半圆形，所述联动架位于一级弹簧槽、二级弹簧槽上。

所述一级弹射弹簧的顶部设置顶板，所述顶板与反弹梁之间连接第一钢索，所述第一钢索上设置第一电磁铁断接器，所述联动架的两第二凹形部与反弹梁之间连接第二钢索，所述第二钢索上设置第二电磁铁断接器，电磁铁断接器利用电磁原理，通电时连接，停电时断开。本实施例中，各电磁铁断接器的一个磁吸附端固定在对应钢索上，另一磁吸附端固定在顶板或联动架上。所述反弹梁上设置第一卷扬机、第二卷扬机，所述第一卷扬机与第一钢索连接，所述第二卷扬机与第二钢索连接。所述制动器采用油刹器，所述制动器用于对一级弹射弹簧制动，以油刹器代替常规水刹器，即刹速容器内装的是液压油。

优选地，所述反弹梁上设有向制动器延伸的可伸缩的托架(图上未示出)，所述第一、第二钢索放置在托架上，可以保证一级、二级弹簧的轴向孔内不会缠绕对应钢索。

一种二级弹簧联合弹射舰载机的方法，将第二电磁铁断接器通电，联动架通过第二钢索与第二卷扬机相连，启动第二卷扬机，当联动架被拉至第一凹形部与反弹梁接触时，使第二卷扬机停止转动，保持拉力状态，将第一电磁铁断接器通电，顶板通过第一钢索与第一卷扬机相连，启动第一卷扬机，当一级弹簧被压缩至设计压力时，使第一卷扬机停止转动，保持拉力状态，形成待弹射状态，此时各级弹簧均处于压缩状态；

当舰载机就位后，同时断开第一电磁铁断接器和第一卷扬机的电源，一级弹簧释放反弹力，推动舰载机最大加速度可设计在10g以内，使舰载机获得一个150km/h左右的最大速度，接着同时断开第二电磁铁断接器和第二卷扬机的电源，二级弹簧释放反弹力，反弹力通过联动架和一级弹簧作用于舰载机，继续向前推动舰载机，使舰载机最大速度增加至250-270km/h，使舰载机速度增加至离舰速度水平，完成舰载机弹射，完成舰载机弹射后，一级弹簧冲向制动器，在制动器的阻力作用下停止，此时各级弹簧均处于受力平衡状态。

将第二电磁铁断接器和第一电磁铁断接器分别引至半凹字形联动架和顶板后，可开始另一架舰载机的弹射。

图3中由上至下依次为以下状态：

(1)待弹射时各级弹簧均处于压缩状态；

(2)一级弹簧反弹力全部释放，二级弹簧均处于压缩状态；

(3)二级弹簧反弹力全部释放，弹射完毕；

(4)舰载机已离舰，一级弹簧开始冲入油刹器。

实施例：

一级弹簧线径0.235m，外径1.2m，绕圈数84，总长39.5m，压缩20m，压缩后长度19.5m，弹簧内空径取0.235m×0.6＝0.141m，一级弹簧质量60.8T，与实心弹簧相比，质量可减少36％，考虑舰载机质量为50T，最大推动加速度99m/s^2，最大速度160km/h。二级弹簧线径0.15m，外径0.7m，绕圈数93，总长27m，压缩13m，压缩后长度14m，弹簧内空径取0.15m×0.7＝0.105m，单根二级弹簧质量12.5T，与实心弹簧相比，质量可减少49％，两根二级弹簧同时推动舰载机与一级弹簧，最大加速度60.5m/s^2，最大推动速度101km/h。最终，可使舰载机获得160+101＝261km/h的离舰速度。根据一、二级弹簧的总压缩量计算出弹射总行程20+13＝33m，油刹器按7m考虑，弹簧槽总长7+33+14＝54m。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。