[发明专利]一种新型的弹射座椅弹射出舱速度测量方法

说明书

本发明公开一种新型的弹射座椅弹射出舱速度测量方法，属于航空弹射救生技术领域。本发明根据弹射座椅的运动特点，基于计算机仿真手段，预先建立基于BP神经网络的弹射座椅体轴x方向加速度值与弹射速度的映射关系模型。在弹射座椅适当位置安装体轴x方向加速度传感器，测量弹射座椅弹射出舱瞬间的体轴x方向加速度值。根据预先建立的映射关系模型，由加速度值计算得到对应的弹射出舱速度。本发明避免了空速管被堵塞及外界流场的影响导致测量不准确的可能性，误差小，满足工程应用要求。

技术领域

本发明涉及航空弹射救生技术领域，尤其涉及一种新型的弹射座椅弹射出舱速度测量方法。

背景技术

弹射座椅，是提供飞行员应急离机的主要救生装备。随着战斗机飞行包线的扩大，弹射座椅必需满足大范围弹射速度及弹射高度下的救生要求。因此，根据不同的弹射条件划分弹射模式成为第三代弹射座椅的关键技术。其原理是通过传感器测量弹射启动时的弹射速度和高度，按照事先设定好的程序控制模式决定救生伞的开伞时间。现役主要型号的弹射座椅，均通过安装空速管，测量弹射出舱瞬间的速度值，作为程序控制器的输入。

大量的弹射座椅弹射试验结果发现，救生伞经常会过早的射出。经过调查分析，这是由于空速管测量的不准确引起的，主要原因有二：其一，在穿盖弹射时，座舱盖的碎片有可能会堵塞空速管；其二，空速管的安装位置容易受到弹射座椅周围流场的影响，特别是某些型号的弹射座椅在高速弹射时，为保护飞行员不受高速气流吹袭，会射出导流板，导流板流场的影响，会直接影响空速管测量的准确性。以上二种原因，都会导致空速管测量的极大误差，严重影响弹射座椅的安全救生性能。

随着惯性测量技术的进步，高精度、小质量、高频率、低成本的惯性测量单元已经非常普遍。虽然惯性测量单元可以直接根据测得的加速度值积分得到运动速度，但前提必需知道初始速度值并做相应初始校准。考虑到测量的独立性，即不从飞机数据总线获取相关数据，初始值无从得知，故无法进行积分运算。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种新型的弹射座椅弹射出舱速度测量方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种新型的弹射座椅弹射出舱速度测量方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤1：将弹射座椅出舱过程分为两个阶段，根据每个阶段的具体情况建立数学模型，并编制计算机仿真计算程序；

弹射座椅出舱阶段是一个复杂的运动过程，弹射座椅靠滑轮在固定于飞机上的导轨上滑动，同时又通过弹射筒上接头与弹射筒相连。分二个阶段建立数学模型：

第一阶段：弹射座椅由两对滑轮卡在导轨槽内，弹射座椅系统仅能沿导轨方向运动而不能发生转动，此时弹射座椅系统受火箭包推力及重力作用；

第二阶段：弹射座椅只有一对滑轮在弹射槽内，弹射座椅系统绕滑轮轴线转动和沿导轨直线运动两个自由度，此时弹射座椅系统受气动力、火箭包推力及重力作用。

弹射座椅系统在出舱阶段会受到各种外力的作用，其中弹射筒推力采用试验数据曲线，当运动距离大于火箭包的点火行程时还会有火箭包的推力。对于气动力的处理，采用弹射座椅系统风洞吹风试验数据，考虑到出舱阶段弹射座椅气动力特性难以准确确定，因此假设在第一阶段系统并不受气动力作用，而在第二阶段，弹射座椅大约已有80％的部分进入气流，故采用整个弹射座椅的气动特性来计算气动力和气动力矩。

分析可知，弹射座椅出舱瞬间体轴x方向加速度主要由气动力、火箭包推力及重力在体轴x方向上的分量引起。忽略弹射座椅本身固有参数的影响，如弹射筒推力，座椅安装角等，则影响弹射座椅体轴x方向加速度值的因素包括：弹射高度、弹射速度及弹射离机质量。

步骤2：改变弹射座椅弹射启动时的状态参数包括弹射速度、弹射高度及弹射离机质量，通过仿真得到对应的弹射座椅出舱瞬间在体轴x方向上的加速度，以此仿真结果数据作为样本；