專利名稱：航母艦載機(jī)起飛裝置及起飛方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空母艦的構(gòu)造，具體涉及一種航母艦載機(jī)起飛裝置 及起飛方法。
背景技術(shù)：
航空母艦(簡(jiǎn)稱航母)作為一種"超級(jí)"主戰(zhàn)武器，威力主要在于 其搭載的數(shù)十甚至上百架艦載戰(zhàn)斗機(jī)所具有的控制極廣大海域的能 力。進(jìn)可以攻擊處于方圓數(shù)萬(wàn)平方公里海域內(nèi)的目標(biāo)，守可以防御來(lái) 自同樣廣大海域內(nèi)的各種武器的攻擊。衡量航母的戰(zhàn)斗力主要是衡 量，在該航母上起飛的能發(fā)揮最大水平的艦載機(jī)的戰(zhàn)斗力。
當(dāng)今，世界各國(guó)海軍航母艦載機(jī)的起飛方式主要有彈射起飛、滑 躍起飛(滑翹起飛)和垂直/短距滑跑起飛等。彈射起飛是利用飛行 甲板上布置的彈射裝置，在一定行程內(nèi)對(duì)艦載機(jī)施加推力，使其達(dá)到 離艦起飛速度?；S起飛是利用航母艏部的上翹甲板，在機(jī)載發(fā)動(dòng)機(jī) 的大推力下實(shí)現(xiàn)起飛。垂直/短距滑跑起飛則是利用機(jī)載發(fā)動(dòng)機(jī)的推
力矢量控制來(lái)實(shí)現(xiàn)起飛，鑒于前蘇聯(lián)"雅克-38，，垂直/短距離攻擊機(jī)已 隨著"基輔"級(jí)航母一起退役，以及英國(guó)垂直/短距起降式"海鵑"戰(zhàn)斗機(jī) 的卸載量和航程難以滿足需要，因此這種起飛方式目前用得較少。 蒸汽彈射起飛
二戰(zhàn)后，噴氣式艦載機(jī)相繼搭載上艦。以當(dāng)時(shí)艦載機(jī)的重量和發(fā) 動(dòng)機(jī)功率計(jì)算，需要滑跑1000多米的距離。即使當(dāng)今噸位最大的"尼 米茲"級(jí)航母，甲板跑道也不過(guò)300余米。如果沒(méi)有大功率彈射器的 助飛，全掛載的艦載機(jī)將難以升空。因此世界軍工界都在關(guān)注研制功 率更大的新型彈射器。
蒸汽彈射器問(wèn)世于1950年8月，原型是英國(guó)海軍航空兵預(yù)備隊(duì)司令米切爾研制的，美國(guó)海軍購(gòu)買(mǎi)了專利并將其發(fā)展成熟。在工作原 理上，蒸汽彈射器是以高壓蒸汽推動(dòng)活塞帶動(dòng)彈射軌道上的滑塊，把 與之相連的艦載機(jī)彈射出去。時(shí)至今日，只有美國(guó)全面掌握了蒸汽彈 射器技術(shù)，連法國(guó)的中型"戴高樂(lè)"號(hào)核動(dòng)力航母采用的也是美國(guó)蒸汽
彈射技術(shù)。美國(guó)大型航母上的C-13-l型蒸汽彈射器沖程達(dá)到94.6米， 可將36.3噸重的艦載機(jī)以185節(jié)(即339千米/小時(shí))的高速?gòu)椛涑?去，能夠滿足F-14戰(zhàn)斗機(jī)和E-2預(yù)警機(jī)的起飛要求。 滑躍起飛
滑躍起飛原理是把甲板斜坡上翹角視為拋射角。艦載機(jī)沿著上翹 的斜坡沖向斜上方，形成斜拋運(yùn)動(dòng)。俄羅斯、英國(guó)、意大利、西班牙 和印度等國(guó)由于技術(shù)限制，無(wú)法研制在技術(shù)上和工藝上過(guò)關(guān)的蒸汽彈 射器，所以只能在本國(guó)航母艦艏安裝一個(gè)躍臺(tái)(斜坡甲板上翹角 10°~15°)幫助起飛。艦載機(jī)在起飛的時(shí)候以自己的動(dòng)力經(jīng)由躍臺(tái)的 協(xié)助沖上空中?；S起飛的起飛重量及起飛效率不如彈射起飛。其作 戰(zhàn)效率遠(yuǎn)不如蒸汽彈射器。如蘇-33戰(zhàn)機(jī)戰(zhàn)斗力強(qiáng)于F-14戰(zhàn)機(jī)，是指 當(dāng)兩者均能充分發(fā)揮各自的戰(zhàn)斗力時(shí)。但當(dāng)它們從各自的航母起飛 后，情況就不是這樣了。在美軍航母上，F(xiàn)-14利用蒸汽彈射器起飛， 即使全掛載也能順利升空；而在俄羅斯"庫(kù)茲湟佐夫"航母上，蘇-33 滑躍起飛時(shí)只能攜帶相當(dāng)于實(shí)際掛載能力50%的有效掛載，這就重挫 了這款重型制空戰(zhàn)斗機(jī)的空戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)半徑。所以普遍認(rèn)為"庫(kù)茲 湟佐夫"不是美國(guó)航母的對(duì)手。
研發(fā)中的電磁彈射
當(dāng)然蒸汽彈射器也有不少缺點(diǎn)
1、 彈射器不僅占據(jù)較大甲板空間，還要在甲板下方設(shè)彈射器蒸 汽儲(chǔ)氣罐，彈射器管路倉(cāng)等設(shè)施。
2、 需要自制淡水。蒸汽彈射器除了在艙內(nèi)留出自身設(shè)備位置外， 還需留出位置給大型水箱，以存放淡水。彈射l架中型戰(zhàn)斗機(jī)，大約要消耗1頓淡水。3、 能耗高，為了將淡水燒成蒸汽，必須耗費(fèi)大量能源，因此要 為貯存燃料再留出額外空間。4、 彈射器建造技術(shù)難度大，密封要求高，部件加工精度高，造 價(jià)高。5、 戰(zhàn)時(shí)易受損且難以修復(fù)。6、 維護(hù)使用要求很高，每彈射3000-3200次需海上停飛檢修或 返港檢修。為此美國(guó)海軍從1982年開(kāi)始進(jìn)行電磁彈射系統(tǒng)的技術(shù)研究。直 到2004年秋天電磁彈射器進(jìn)入成品測(cè)試階段。電磁彈射器是一個(gè)復(fù) 雜的繼承系統(tǒng)，其核心是直線彈射電動(dòng)機(jī)。彈射電動(dòng)機(jī)帶有滾輪，帶 著一個(gè)往復(fù)車沿彈射器軌道滑行。工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)得到供電，往復(fù)車 在電磁力的作用下，拉著艦載機(jī)沿彈射沖程加速到起飛速度。目前美 國(guó)已接近竣工的"布什"號(hào)航母，造價(jià)達(dá)到80億美元，是以往同樣航 母造價(jià)的一倍以上，將釆用新型的電磁彈射器，屆時(shí)在美國(guó)航母上使 用多年的蒸汽彈射器將退出歷史舞臺(tái)。電磁彈射器的效率約60%，而蒸汽彈射器的效率僅4%-6%，其效 率大大提高。但一次電磁彈射起飛電能的消耗雖然低于120兆焦，仍 是一筆相當(dāng)大的能耗。電磁彈射系統(tǒng)沒(méi)有了蒸汽彈射系統(tǒng)那些密如蛛 網(wǎng)的高溫高壓蒸汽管道，但卻需100多米長(zhǎng)的直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，大功 率電力控制設(shè)備，強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置，結(jié)構(gòu)仍然頗為復(fù)雜。電磁彈射系統(tǒng) 的維修人員比蒸汽彈射系統(tǒng)減少了30%,但僅操作人員仍需90人?？?之，雖然電磁彈射器比蒸汽彈射器有了很大的改進(jìn)，但它仍然是一種 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研發(fā)建造昂貴，能耗大，平時(shí)維護(hù)操作要求高，戰(zhàn)時(shí)易受 損而難于修復(fù)的系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)捷的航母艦載機(jī)起飛助力裝置，使艦載機(jī)在起飛過(guò)程中1、 疊加一種無(wú)需消耗能源，由單擺產(chǎn)生的加速度；2、 減輕艦載機(jī)起飛重量對(duì)起飛速度的影響；3、 避免艦載機(jī)在跑道上滑跑的摩擦阻力；4、 可方便附加機(jī)外助推發(fā)動(dòng)機(jī)和借用機(jī)械推力，從而提高起飛 速度。該裝置顯著降低了艦載機(jī)起飛系統(tǒng)建造和使用成本，可使艦載機(jī) 快速起飛，且適用于各種航母艦載機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是釆用 一種航母艦載機(jī) 起飛裝置，該裝置包括設(shè)置在航母?jìng)?cè)邊的單擺拋射機(jī)構(gòu)，所述單擺拋 射機(jī)構(gòu)用于將艦載機(jī)拋射出去；所述單擺拋射機(jī)構(gòu)是由擺臂、懸臂、拋射器組成的單擺懸掛結(jié)構(gòu)， 所述擺臂的上端懸掛在懸臂的外端，所述擺臂下端與拋射器之間活動(dòng) 掛接，所述懸臂的內(nèi)端安裝在所述航母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物上， 所述擺臂繞所述懸臂的外端擺動(dòng)，或述擺臂與所述懸臂固定為一體繞 懸臂內(nèi)端擺動(dòng)；所述單擺懸桂結(jié)構(gòu)中懸臂通過(guò)轉(zhuǎn)軸與擺臂垂直連接；所述懸臂與水面平行、與艦體側(cè)弦垂直，所述懸臂的一端伸出艦 體側(cè)弦外，所述擺臂擺動(dòng)平面與所述懸臂垂直，且與懸臂外端相交；沿著航母的縱向側(cè)邊，在所述單擺拋射機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有艦載機(jī)準(zhǔn) 備起飛用的臺(tái)架，所述臺(tái)架也伸出所述航母的側(cè)邊，所述臺(tái)架縱向中 部某一垂直于水面的平面與所述擺臂的擺動(dòng)平面相重合，在沒(méi)有艦載 機(jī)起飛狀態(tài)下，所述擺臂停滯在所述臺(tái)架一側(cè)，所述擺臂的停滯位置 與所述臺(tái)架的端部位置相對(duì)應(yīng)。其中，所述航母?jìng)?cè)邊為航母甲板的右側(cè)和/或左側(cè)。 所述懸臂其伸出艦體側(cè)邊部分的長(zhǎng)度大于艦載機(jī)寬度的1/2。所述擺臂為剛性擺桿，或?yàn)槿嵝岳K索；所述擺臂的長(zhǎng)度加上艦載機(jī)的高度小于所述懸臂到水面的距離。所述轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與軸套相配合，所述軸承為滾珠軸承或磁懸浮軸承；所述懸臂以內(nèi)端為轉(zhuǎn)軸，在所述轉(zhuǎn)軸上裝有助推所述擺臂擺動(dòng)的 驅(qū)動(dòng)和/或制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述擺臂固定掛接在伸出艦體側(cè)邊的懸臂外端, 所述轉(zhuǎn)軸可繞支撐軸套擺動(dòng)或被制動(dòng)，所述支承軸套被固定在所述航 母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物上；或所述懸臂以外端為轉(zhuǎn)軸，在所述轉(zhuǎn)軸上裝有助推所述擺臂擺動(dòng) 的驅(qū)動(dòng)和/或制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述擺臂可繞所述轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，所述懸臂的內(nèi) 端被固定在所述航母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物上。所述擺臂在裝有拋射器的一端可裝有助推發(fā)動(dòng)機(jī)。在所述拋射器中設(shè)有掛接和脫離掛接艦載機(jī)的機(jī)構(gòu)，在所述拋射 器或控制系統(tǒng)中還設(shè)有控制拋射器掛接或脫離掛接艦載機(jī)的控制機(jī) 構(gòu)。所述臺(tái)架的端部高出航母甲板，所述臺(tái)架為升降式臺(tái)架，或?yàn)槭?艦載機(jī)沿坡道上升式的臺(tái)架，在所述臺(tái)架附近設(shè)有停止擺臂擺動(dòng)的制 動(dòng)機(jī)構(gòu)，停滯在所述臺(tái)架上端的擺臂與擺臂位于垂直位置之間的夾角 為e,該角度被稱為艦載機(jī)起飛準(zhǔn)備位置偏角。在所述航母的側(cè)弦位于擺臂的下方設(shè)有屏蔽海浪的壁板，所述壁 板為可伸縮或折疊的板。一種航母艦載機(jī)起飛方法，包括如下起飛步驟 Sl:將停泊在航母甲板上的艦載機(jī)移送至準(zhǔn)備起飛用的臺(tái)架上， 所述臺(tái)架高出航母甲板并伸出艦體側(cè)邊；S2:拋射器停滯在臺(tái)架一側(cè)，與所述臺(tái)架端部位置相對(duì)應(yīng)； S3:將艦載機(jī)與拋射器掛接，所述拋射器與單擺拋射機(jī)構(gòu)中的擺 臂的下端連接，所述擺臂上端連接所述單擺的懸掛結(jié)構(gòu)；S4:當(dāng)艦載機(jī)接收到起飛指令后，通過(guò)控制系統(tǒng)釋放制動(dòng)擺臂擺 動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)釋放對(duì)拋射器和艦載機(jī)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)；S5:艦載機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，同時(shí)艦載機(jī)與拋射器一起按單 擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從具有一定高度的臺(tái)架上加速向擺的中央平衡位置擺 動(dòng)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力可和/或助推發(fā)動(dòng)機(jī)的推力加速上述擺動(dòng)， 所述助推發(fā)動(dòng)機(jī)包括安裝在所述拋射器上的發(fā)動(dòng)機(jī)，和/或安裝在所 述懸臂內(nèi)端或外端的轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；S6:拋射器與艦載機(jī)加速擺動(dòng)通過(guò)擺的中央平衡位置后沖向單擺 拋射機(jī)構(gòu)的另一側(cè)；此時(shí)拋射器與艦載機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和/或助推 發(fā)動(dòng)機(jī)的推力作用下將繼續(xù)加速向前、向上擺動(dòng)；當(dāng)艦載機(jī)達(dá)到適當(dāng)?shù)纳下N角度，且具有一定的初始速度時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)所述拋射器與 艦載機(jī)脫離掛接，艦載機(jī)將沿?cái)[動(dòng)弧線的切線方向向斜上方被拋射出去；S7:拋射器釋放艦載機(jī)后，擺臂將擺向緩沖制動(dòng)區(qū)，當(dāng)擺臂繼續(xù) 在對(duì)側(cè)擺動(dòng)到拋射器略高于起飛側(cè)所述臺(tái)架端部的高度時(shí)，擺臂將停 止向上擺動(dòng)，并開(kāi)始向艦載機(jī)準(zhǔn)備起飛的臺(tái)架回?cái)[；S8:回?cái)[后的擺臂在制動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下，將停滯在所述臺(tái)架的一側(cè)， 擺臂端部的拋射器與臺(tái)架的端部位置相對(duì)應(yīng)，準(zhǔn)備掛接下一架次艦載 機(jī)。本發(fā)明的理論依據(jù)在單擺拋射起飛機(jī)構(gòu)中，當(dāng)"拋射器"連同艦載機(jī)從"起飛準(zhǔn)備位 置"開(kāi)始向擺的中央平衡位置作單擺運(yùn)動(dòng)擺去時(shí)，受到一個(gè)沿?cái)[動(dòng)方 向的力。設(shè)為G" G產(chǎn)mgsin^ ^是擺臂在起始位置的偏角。該力的 產(chǎn)生并且可以以某種形式與其他消耗能量的推力迭加，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是單 擺式拋射機(jī)構(gòu)。根據(jù)惠更斯定理T=2;rj^單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T與擺長(zhǎng)i 的二次方根成正比，與重力加速度g的二次方根成反比，與振幅、擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)。在海平面上g被視為常量，這里唯一的變量是擺長(zhǎng),, 在單擺式拋射起飛中，艦載機(jī)起飛重量大小并不會(huì)直接影響單擺運(yùn)動(dòng) 本身的周期。將艦載機(jī)從"準(zhǔn)備起飛位置"擺向中央平衡位置的運(yùn)動(dòng)作為理想 單擺運(yùn)動(dòng)分析，設(shè)"起飛準(zhǔn)備位置"對(duì)于中央平衡位置的相對(duì)高度為h,擺的終端擺過(guò)中央平衡位置的瞬時(shí)速度為V，則mgh=Imv2 , v=V^ ?？梢?jiàn)艦載機(jī)在單擺拋射起飛過(guò)程中獲得一個(gè)可與其它耗能 推力產(chǎn)生的速度以某種形式迭加的速度，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是單擺拋射機(jī) 構(gòu)。無(wú)論滑躍起飛還是彈射起飛，起飛滑跑中都存在艦載機(jī)或艦載機(jī) 連同其拖運(yùn)體(滑塊或往復(fù)車)，與甲板跑道或滑軌之間的某種摩擦 力F。 F的大小與艦載機(jī)起飛重量(或再加上其拖運(yùn)體)對(duì)甲板跑道 (或滑軌)的正壓力N成正比F=fN, f為摩擦系數(shù)。這種摩擦力對(duì) 于單擺拋射起飛，并不存在。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于該航母艦載機(jī)起飛裝置及方法釆 用單擺式拋射起飛的方式，可使艦載機(jī)起飛重量的各種負(fù)面影響有所 減小或不存在，艦載機(jī)可獲得一個(gè)同向迭加的推力和速度，還可以在 擺臂的拋射器端加助推發(fā)動(dòng)機(jī)和/或在轉(zhuǎn)軸加裝助擺裝置，從而獲得 加大的起飛推力卻并不增加艦載機(jī)自重。所以，單擺式拋射起飛比彈射起飛的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本降低，節(jié)省 能源。而與滑躍起飛相比，在滑躍起飛中因起飛重量限制所至戰(zhàn)斗機(jī) 僅50%掛載起飛，和推重比不高的固定翼預(yù)警機(jī)、反潛機(jī)無(wú)法起飛等 問(wèn)題，單擺式拋射起飛可以解決。本發(fā)明中單擺拋射機(jī)構(gòu)可以建在艦側(cè)，艦的四周甚至艦體之上適 當(dāng)部位。在平坦地面稀缺的陸基也可應(yīng)用。


圖i是本發(fā)明航母艦載機(jī)起飛裝置的俯視示意圖； 圖2是本發(fā)明航母艦載機(jī)起飛裝置的側(cè)視示意圖； 圖3是本發(fā)明航母艦載機(jī)起飛裝置的單擺拋射機(jī)構(gòu)示意圖； 圖4是圖2中臺(tái)架9端部的局部發(fā)大圖。圖中1、航母；2、艦載機(jī)；3、單擺拋射機(jī)構(gòu)；4、擺臂；5、 懸臂；6、拋射器；7、轉(zhuǎn)軸；8、支撐架或建筑物；9、臺(tái)架；10、水 面；11、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；12、壁板；13、中央平衡位置；14、緩沖制動(dòng)區(qū)； 15、止擺位置；16、拋出位置；17、制動(dòng)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描 述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以 此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如附圖1至3所示，本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是實(shí)施例l一種航母艦載機(jī)起飛裝置，該裝置包括設(shè)置在航母l側(cè)邊的單擺 拋射機(jī)構(gòu)3，所述單擺拋射機(jī)構(gòu)3用于將艦載機(jī)2拋射出去；所述單擺拋射機(jī)構(gòu)3是由擺臂4、懸臂5、拋射器6組成的單擺懸掛 結(jié)構(gòu)，所述擺臂4的上端懸掛在懸臂5的外端，所述擺臂4下端與拋射 器6之間活動(dòng)掛接，所述懸臂5的內(nèi)端安裝在所述航母1側(cè)邊上的支撐 架或建筑物8上，所述擺臂4繞所述懸臂5的外端擺動(dòng)，或述擺臂4與所 述懸臂5固定為一體繞懸臂5內(nèi)端擺動(dòng)；所述單擺懸掛結(jié)構(gòu)中懸臂5通過(guò)轉(zhuǎn)軸7與擺臂4垂直連接；所述懸臂5與水面10平行、與艦體側(cè)弦垂直，所述懸臂5的外端伸 出艦體側(cè)弦外，所述擺臂4擺動(dòng)平面與所述懸臂5垂直，且與懸臂5外 端相交；沿著航母l的縱向側(cè)邊，在所述單擺拋射機(jī)構(gòu)的一惻設(shè)有艦載機(jī)2 準(zhǔn)備起飛用的臺(tái)架9，所述臺(tái)架9也伸出所述航母1的側(cè)邊，所述臺(tái)架9 縱向中部某一垂直于水面的平面與所述擺臂4的擺動(dòng)平面相重合，在沒(méi)有艦載機(jī)起飛狀態(tài)下，所述擺臂4停滯在所述臺(tái)架9一側(cè)，所述擺臂4的停滯位置與所述臺(tái)架9的端部位置相對(duì)應(yīng)。 實(shí)施例2在實(shí)施例l的基礎(chǔ)上,所述航母l側(cè)邊一般是指航母甲板的右側(cè)， 本發(fā)明的單擺拋射機(jī)構(gòu)3也可設(shè)置在航母1的左側(cè)邊，或分別設(shè)置在 航母l的兩個(gè)側(cè)邊，其中的一套單擺拋射機(jī)構(gòu)3可作為備用。實(shí)施例3在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，所述懸臂5其伸出艦體側(cè)邊部分的長(zhǎng)度應(yīng) 大于艦載機(jī)身寬度的1/2，因?yàn)楸粦覓炱饋?lái)的艦載機(jī)2在擺動(dòng)過(guò)程中， 其機(jī)身位于航母艦體之外的空間，所以只要機(jī)身的 一側(cè)不與艦弦發(fā)生 碰撞皆可以了。實(shí)施例4在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，將所述擺臂4可以設(shè)計(jì)成為剛性擺桿，也 可以設(shè)計(jì)成為柔性繩索；所述擺臂4的長(zhǎng)度加上艦載機(jī)2的高度應(yīng)小 于所述懸臂5到水面IO的距離，以避免艦載機(jī)2擺入到水中。實(shí)施例5在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，所述轉(zhuǎn)軸7通過(guò)軸承與軸套相配合，所述 軸承為滾珠軸承或磁懸浮軸承；所述懸臂5以內(nèi)端為轉(zhuǎn)軸7，在所述轉(zhuǎn)軸7上裝有助推所述擺臂 4擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11和/或制動(dòng)機(jī)構(gòu)17,所述擺臂4固定掛接在伸出 艦體側(cè)邊的懸臂5外端，所述轉(zhuǎn)軸7可繞支撐軸套擺動(dòng)或被制動(dòng)，所 述支承軸套被固定在所述航母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物8上；或所述懸臂5以外端為轉(zhuǎn)軸7，在所述轉(zhuǎn)軸7上裝有助推所述擺 臂擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11和/或制動(dòng)機(jī)構(gòu)17，所述擺臂4可繞所述轉(zhuǎn)軸7 擺動(dòng)，所述懸臂5的內(nèi)端被固定在所述航母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物 8上。實(shí)施例6在實(shí)施例4或5的基礎(chǔ)上，所述擺臂4在裝有拋射器6的下端可裝有助推發(fā)動(dòng)機(jī)。也就是說(shuō)在所述拋射器6上再加裝助推發(fā)送機(jī)，該助推發(fā)動(dòng)機(jī)同樣是對(duì)擺臂4的自然擺動(dòng)起到助推的作用。
實(shí)施例7
在實(shí)施例6的基礎(chǔ)上，在所述拋射器6中設(shè)有掛接和脫離掛接艦載機(jī)的機(jī)構(gòu)，在所述拋射器6或控制系統(tǒng)中還設(shè)有控制拋射器6掛接或脫離掛接艦載機(jī)2的控制機(jī)構(gòu)，上述機(jī)構(gòu)可用于使艦載機(jī)2與拋射器6之間實(shí)現(xiàn)方便的掛接和脫離掛接的過(guò)程。
實(shí)施例8
在實(shí)施例7的基礎(chǔ)上，所述臺(tái)架9的端部高出航母甲板，所述臺(tái)架9可以是升降式臺(tái)架9，或?yàn)槭古炤d機(jī)2沿坡道上升式的臺(tái)架9,在所述臺(tái)架9附近設(shè)置有停止擺臂擺動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)17，停滯在所述臺(tái)架9上端的擺臂4與擺臂4位于垂直位置之間的夾角為0，該角度
也可被稱為艦載機(jī)起飛準(zhǔn)備位置偏角。實(shí)施例9
在實(shí)施例8的基礎(chǔ)上，在所述航母1的側(cè)弦位于擺臂4的下方設(shè)有屏蔽海浪的壁板12，所述壁板為可伸縮或折疊的板，該壁板也可由浮船來(lái)代替，該浮船在有飛機(jī)起飛時(shí)?？吭诤侥傅膫?cè)弦旁，當(dāng)沒(méi)有飛機(jī)起飛時(shí)可將該浮船裝入航母內(nèi)。
實(shí)施例IO
一種航母艦載機(jī)起飛方法，包括如下起飛步驟
第一步將停泊在航母1甲板上的艦載機(jī)2移送至準(zhǔn)備起飛用的
臺(tái)架9上，所述臺(tái)架9高出航母甲板并伸出艦體側(cè)邊；
第二步拋射器6停滯在臺(tái)架9一側(cè)，與所述臺(tái)架9端部位置相
對(duì)應(yīng)；
第三步將艦載機(jī)2與拋射器6掛接，所述拋射器6與單擺拋射機(jī)構(gòu)3中的擺臂4的下端連接，所述擺臂4上端連接所述單擺的懸掛結(jié)構(gòu)；
第四步當(dāng)艦載機(jī)2接收到起飛指令后，通過(guò)控制系統(tǒng)釋放制動(dòng)擺臂4擺動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)17,同時(shí)釋放對(duì)拋射器6和艦載機(jī)7的制動(dòng)機(jī)構(gòu)17;
第五步艦載機(jī)2上的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，同時(shí)艦載機(jī)2與拋射器6 —起按單擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從具有一定高度的臺(tái)架9上加速向擺的中央平衡位置13擺動(dòng)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力和/或助推發(fā)動(dòng)機(jī)的推力可加速上述擺動(dòng)，所述助推發(fā)動(dòng)機(jī)包括安裝在所述拋射器上的發(fā)動(dòng)機(jī)，和/或安裝在所述懸臂內(nèi)端或外端的轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
第6步拋射器6與艦載機(jī)2加速擺動(dòng)通過(guò)擺的中央平衡位置13后沖向單擺拋射機(jī)構(gòu)3的另一側(cè)；此時(shí)拋射器6與艦載機(jī)2在發(fā)
動(dòng)機(jī)的推力和/或助推發(fā)動(dòng)機(jī)的推力作用下將繼續(xù)加速向前、向上擺動(dòng)；當(dāng)艦載機(jī)2達(dá)到適當(dāng)?shù)纳下N角度，且具有一定的初始速度時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)所述拋射器6與艦載機(jī)2脫離掛接，艦載機(jī)將沿?cái)[動(dòng)弧線的切線方向向斜上方被拋射出去；
第七步拋射器6釋放艦載機(jī)后，擺臂將擺向緩沖制動(dòng)區(qū)14，當(dāng)擺臂4繼續(xù)在對(duì)側(cè)擺動(dòng)到拋射器6略高于起飛側(cè)所述臺(tái)架9端部的高度時(shí)，擺臂4將停止向上擺動(dòng)，并開(kāi)始向艦載機(jī)準(zhǔn)備起飛的臺(tái)架9回?cái)[；
第八步回?cái)[后的擺臂4在制動(dòng)機(jī)構(gòu)17作用下，將停滯在所述臺(tái)架9的 一側(cè)，擺臂4端部的拋射器6與臺(tái)架9的端部位置相對(duì)應(yīng)，準(zhǔn)備掛接下一架次艦載機(jī)2。
以在美國(guó)尼米茲航母上安裝單擺拋射機(jī)構(gòu)3為例，美國(guó)尼米茲航母水下部分11米，水面至甲板30米，水面至艦上上層建筑上方約75約?，F(xiàn)假設(shè)單擺拋射機(jī)構(gòu)的擺臂4三種長(zhǎng)度57米，60米和65米；起飛準(zhǔn)備位置偏角75°,拋射位置偏角-15° (上蹺角即15°);起飛準(zhǔn)備位置對(duì)拋射位置的高度則分別為40.3米，42.4和45.9米。<formula>formula see original document page 15</formula>當(dāng)勢(shì)能由于單擺運(yùn)動(dòng)變成動(dòng)能，到達(dá)拋射位置時(shí)產(chǎn)生的速度分別為101公里/小時(shí)，103公里/小時(shí)和108公里/小時(shí)。
而由發(fā)動(dòng)機(jī)推力產(chǎn)生的速度，艦載機(jī)以蘇-33戰(zhàn)斗機(jī)和E-2C"鷹眼"預(yù)警機(jī)為例，設(shè)安裝在"拋射器"上的助推發(fā)動(dòng)機(jī)分別為3臺(tái)和4臺(tái)F120,作一概算。蘇-33按較高的陸基起飛重量33噸，機(jī)載發(fā)動(dòng)機(jī)AL-31F推力125.4KN; E-2C重23.5 口屯,機(jī)載T56-A-417發(fā)動(dòng)機(jī)兩臺(tái)推力102KN; F120發(fā)動(dòng)機(jī)推力155.7KN,重約1.5 口屯；"拋射器"重設(shè)為2噸。
從起飛準(zhǔn)備位置到拋射位置，弧長(zhǎng)分別為89.5米，94.2米和102米。
蘇-33在AL-31F和3臺(tái)F120推力下產(chǎn)生的到達(dá)拋射位置時(shí)的瞬時(shí)速度分別為191公里/小時(shí)，196公里/小時(shí)和204公里/小時(shí)；在AL-31F和4臺(tái)F120推力下則分別為210公里/小時(shí)，216公里/小時(shí)和225公里/小時(shí)。E-2C在2臺(tái)T56-A-417和3臺(tái)F120推力下產(chǎn)生的到達(dá)拋射位置時(shí)的瞬時(shí)速度分別為217公里/小時(shí)，222公里/小時(shí)和231公里/小時(shí)；在2臺(tái)T56-A-417和4臺(tái)F120推力下則分別為238公里〃j、時(shí)；244.9公里/小時(shí)和254.8公里/小時(shí)。
這些速度不僅可以某種形式與上述單擺運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生速度迭加，還可與航母艦速20-30節(jié)(36公里/小時(shí)一54公里/小時(shí))迭加，完成起飛。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建造、使用成本很低，極為節(jié)省能源，適用于各種航母艦載機(jī)起飛，基本不占用甲板跑道，操作、維護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)明、安全可靠、費(fèi)用低。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
尸
——=a
權(quán)利要求
1、一種航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，該裝置包括設(shè)置在航母?jìng)?cè)邊的單擺拋射機(jī)構(gòu)，所述單擺拋射機(jī)構(gòu)用于將艦載機(jī)拋射出去；所述單擺拋射機(jī)構(gòu)是由擺臂、懸臂、拋射器組成的單擺懸掛結(jié)構(gòu)，所述擺臂的上端懸掛在懸臂的外端，所述擺臂下端與拋射器之間活動(dòng)掛接，所述懸臂的內(nèi)端安裝在所述航母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物上，所述擺臂繞所述懸臂的外端擺動(dòng)，或所述擺臂與所述懸臂固定為一體繞懸臂內(nèi)端擺動(dòng)；所述單擺懸掛結(jié)構(gòu)中懸臂通過(guò)轉(zhuǎn)軸與擺臂垂直連接；所述懸臂與水面平行、與艦體側(cè)弦垂直，所述懸臂的一端伸出艦體側(cè)弦外，所述擺臂擺動(dòng)平面與所述懸臂垂直，且與懸臂外端相交；沿著航母的縱向側(cè)邊，在所述單擺拋射機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有艦載機(jī)準(zhǔn)備起飛用的臺(tái)架，所述臺(tái)架也伸出所述航母的側(cè)邊，所述臺(tái)架縱向中部某一垂直于水面的平面與所述擺臂的擺動(dòng)平面相重合，在沒(méi)有艦載機(jī)起飛狀態(tài)下，所述擺臂停滯在所述臺(tái)架一側(cè)，所述擺臂的停滯位置與所述臺(tái)架的端部位置相對(duì)應(yīng)。
2、 如權(quán)利要求l所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，所述航 母?jìng)?cè)邊為航母甲板的右側(cè)和/或左側(cè)。
3、 如權(quán)利要求2所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，所述 懸臂其伸出艦體側(cè)邊部分的長(zhǎng)度大于艦載機(jī)寬度的1/2。
4、 如權(quán)利要求3所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，所述 擺臂為剛性擺桿，或?yàn)槿嵝岳K索；所述擺臂的長(zhǎng)度加上艦載機(jī)的高度 小于所述懸臂到水面的距離。
5、 如權(quán)利要求3所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，所述 轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與軸套相配合，所述軸承為滾珠軸承或磁懸浮軸承；所述懸臂以內(nèi)端為轉(zhuǎn)軸，在所述轉(zhuǎn)軸上裝有助推所述擺臂擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)和/或制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述擺臂固定掛接在伸出艦體側(cè)邊的懸臂外端, 所述轉(zhuǎn)軸可繞支撐軸套擺動(dòng)或被制動(dòng)，所述支承軸套被固定在所述航 母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物上；或所述懸臂以外端為轉(zhuǎn)軸，在所述轉(zhuǎn)軸上裝有助推所述擺臂擺動(dòng) 的驅(qū)動(dòng)和/或制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述擺臂可繞所述轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，所述懸臂的內(nèi) 端被固定在所述航母?jìng)?cè)邊上的支撐架或建筑物上。
6、 如權(quán)利要求4或5所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，所述擺臂在裝有拋射器的一端可裝有助推發(fā)動(dòng)機(jī)。
7、 如權(quán)利要求6所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，在所 述拋射器中設(shè)有掛接和脫離掛接艦載機(jī)的機(jī)構(gòu)，在所述拋射器或控制 系統(tǒng)中還設(shè)有控制拋射器掛接或脫離掛接艦載機(jī)的控制機(jī)構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求1所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，所述 臺(tái)架的端部高出航母甲板，所述臺(tái)架為升降式臺(tái)架，或?yàn)槭古炤d機(jī)沿 坡道上升式的臺(tái)架，在所述臺(tái)架附近設(shè)有停止擺臂擺動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，停滯在所述臺(tái)架上端的擺臂與擺臂位于垂直位置之間的夾角為e，該角度被稱為艦載機(jī)起飛準(zhǔn)備位置偏角。
9、 如權(quán)利要求1所述航母艦載機(jī)起飛裝置，其特征在于，在所 述航母的側(cè)弦位于擺臂的下方設(shè)有屏蔽海浪的壁板，所述壁板為可伸 縮或折疊的板。
10、 一種航母艦載機(jī)起飛方法，其特征在于，包括如下起飛步驟 Sl:將停泊在航母甲板上的艦載機(jī)移送至準(zhǔn)備起飛用的臺(tái)架上，所述臺(tái)架高出航母甲板并伸出艦體側(cè)邊；S2:拋射器停滯在臺(tái)架一側(cè)，與所述臺(tái)架端部位置相對(duì)應(yīng)；S3:將艦載機(jī)與拋射器掛接，所述拋射器與單擺拋射機(jī)構(gòu)中的擺臂的下端連接，所述擺臂上端連接所述單擺的懸掛結(jié)構(gòu)；S4:當(dāng)艦載機(jī)接收到起飛指令后，通過(guò)控制系統(tǒng)釋放制動(dòng)擺臂擺動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)釋放對(duì)拋射器和艦載機(jī)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)；S5:艦載機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，同時(shí)艦載機(jī)與拋射器一起按單擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從具有一定高度的臺(tái)架上加速向擺的中央平衡位置擺 動(dòng)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力可和/或助推發(fā)動(dòng)機(jī)的推力加速上述擺動(dòng)，所述助推發(fā)動(dòng)機(jī)包括安裝在所述拋射器上的發(fā)動(dòng)機(jī)，和/或安裝在所述懸臂內(nèi)端或外端的轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；S6:拋射器與艦載機(jī)加速擺動(dòng)通過(guò)擺的中央平衡位置后沖向單擺 拋射機(jī)構(gòu)的另一側(cè)；此時(shí)拋射器與艦載機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和/或助推 發(fā)動(dòng)機(jī)的推力作用下將繼續(xù)加速向前、向上擺動(dòng)；當(dāng)艦載機(jī)達(dá)到適當(dāng) 的上翹角度，且具有一定的初始速度時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)所述拋射器與 艦載機(jī)脫離掛接，艦載機(jī)將沿?cái)[動(dòng)弧線的切線方向向斜上方被拋射出 去；S7:拋射器釋放艦載機(jī)后，擺臂將擺向緩沖制動(dòng)區(qū)，當(dāng)擺臂繼續(xù) 在對(duì)側(cè)擺動(dòng)到拋射器略高于起飛側(cè)所述臺(tái)架端部的高度時(shí)，擺臂將停 止向上擺動(dòng)，并開(kāi)始向艦載機(jī)準(zhǔn)備起飛的臺(tái)架回?cái)[；S8:回?cái)[后的擺臂在制動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下，將停滯在所述臺(tái)架的一側(cè)， 擺臂端部的拋射器與臺(tái)架的端部位置相對(duì)應(yīng)，準(zhǔn)備掛接下一架次艦載 機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明航母艦載機(jī)起飛裝置及起飛方法，包括設(shè)置在航母?jìng)?cè)邊用于將艦載機(jī)拋射出去的單擺拋射機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)中設(shè)有擺臂，擺臂下端與拋射器連接，拋射器可與艦載機(jī)活動(dòng)連接，且拋射器上可裝有助推發(fā)動(dòng)機(jī)；擺臂上端為單擺的懸掛結(jié)構(gòu)，懸掛結(jié)構(gòu)為伸出艦體外側(cè)邊懸臂的外端和擺臂上端構(gòu)成的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上可安裝助擺裝置，擺動(dòng)垂直平面與艦弦平行，與懸臂垂直；擺的一側(cè)在一定高度設(shè)有停滯艦載機(jī)待起飛的臺(tái)架。起飛前，拋射器被停滯在臺(tái)架旁，與艦載機(jī)活動(dòng)連接。起飛時(shí)停滯取消，拋射器與艦載機(jī)迅即作單擺運(yùn)動(dòng)，加上發(fā)動(dòng)機(jī)和/或助擺裝置推力，艦載機(jī)被加速擺動(dòng)到對(duì)側(cè)，拋射升空完成起飛。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建造、使用成本很低，適用于各種航母艦載機(jī)起飛。
文檔編號(hào)B64F1/06GK101519124SQ200910129189
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者王力豐 申請(qǐng)人:王力豐