[发明专利]飞机弹射装置和飞机弹射方法

说明书

技术领域

本发明涉及民用机场或者航空母舰中用于辅助飞机起飞的装备设施，尤其涉及一种飞机弹射装置。

背景技术

飞机的起飞之前，需要在漫长的跑道上进行加速滑跑，直到具备足够起飞的速度，才能离开地面。在这个过程中，发动机始终以最大工况在工作，耗油率非常高，而且滑跑的距离较长，根本不能满足短距离起飞的需求。

为了满足飞机的短距离起飞，尤其是满足航空母舰上的舰载机的短距离起飞，目前航空母舰主要使用蒸汽弹射起飞的方法，即利用高温高压的水蒸气推动活塞带动飞机加速的方式。

然而，现有技术的蒸汽弹射器存在如下不足：

一、结构复杂，造价高昂。一台蒸汽动力弹射器总重量近500吨，按功能可以分成7个主要系统：起飞系统、蒸汽系统、归位系统、液压系统、预力系统、润滑系统、控制系统。这些系统又可以分解为更多的小系统；

二、对材料、工艺要求很高。现在除个别国家外，很多发达国家也都不能制造，主要依靠购买；

三、效率低，耗费大。一次弹射要消耗800～1000公斤蒸汽。产生这些蒸汽先要将海水淡化，再将淡化的水在锅炉里加热成高温高压蒸汽，而将这些蒸汽转化成活塞的弹射动力只有4-6％，而这4％的动力是在活塞前十米的行程中转化的，剩下2％的动力是活塞在剩下90米的行程中转化成惯性运动，如果以最小间隔进行弹射，需要消耗航母锅炉20％的蒸汽；

四、系统复杂必然带来操作人员多，一部弹射器需要操作人员和维新人员约120人。四部弹射器需要的操作和维修人员多达500多，占全舰编制的10％左右，维修量大，弹射400到500次就需要停飞，由随舰人员进行1-2天的检修；

五、弹射功率大，功率不能调整，飞机内人员的舒适性感觉差。

六、当前蒸汽弹射器技术采用开缝汽缸，活塞通过开缝直接与滑梭联动，造成汽缸容易变形，开缝需要特殊金属密封条进行密封，气密性降低，蒸汽损失量大，金属密封条容易损坏直接影响弹射汽缸的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的飞机弹射装置，其能够解决上述现有技术存在的如下问题：

1)解决当前蒸汽弹射装置的能量使用效率低，设备易损坏，维护成本高的问题；

2)解决当前蒸汽弹射装置的功率过猛且不可调的问题；并且

3)在解决问题二后，该装置可以运用到民用机场，辅助民用飞机起飞，解决起飞油耗高，地面CO2，NOX排放高、滑跑距离漫长等问题；

4)解决当前蒸汽弹射装置归位装置复杂的问题。

为此，根据本发明的第一个方面，提供一种飞机弹射装置，采用可控电磁驱动磁性滑块装置来代替传统的蒸汽驱动活塞装置，利用多个动滑轮进行牵引绳索的可变形正弦曲线布阵来实现对飞机的弹射。

具体地，本发明提供一种飞机弹射装置，包括：

至少三个定滑轮，其包括沿飞机跑道间隔第一距离布置的第一定滑轮和第二定滑轮、与第二定滑轮间隔布置的第三定滑轮；

绳索绞车，其提供行走于所述第一定滑轮和第三定滑轮之间的牵引绳索；

多个动滑轮，其布置在第二定滑轮和第三定滑轮之间，所述牵引绳索行走于多组动滑轮上并呈正弦曲线延伸；

多条滑轨，每条滑轨包括轨道、沿轨道可滑动并承载有一个动滑轮的磁性滑块、位于轨道一端并通过所通电流来控制磁极的第一电磁装置；

其中，所述多条滑轨布置成：当飞机位于跑道起点并处于滑行开始状态时，磁性滑块位于轨道的所述一端，此时每两个相邻动滑轮之间的所述牵引绳索最短，并且第一电磁装置相对磁性滑块产生电磁排斥力推动磁性滑块沿轨道滑动以拉动所述牵引绳索为飞机起飞提供足够的弹射力；当飞机位于跑道起飞点并处于滑行结束状态时，磁性滑块远离轨道的所述一端，此时每两个相邻动滑轮之间的所述牵引绳索最长，第一电磁装置停止产生所述电磁排斥力，或开始产生相对磁性滑块的电磁吸引力，从而使磁性滑块在抵达轨道的另一端之前停止向前滑动；并且

其中，所述跑道起点和跑道起飞点之间的第二距离小于所述第一定滑轮和第二定滑轮之间的所述第一距离。

优选地，在所述磁性滑块停止向前滑动时，所述第一电磁装置借助于对所述电流的控制开始或继续产生相对磁性滑块的电磁吸引力直至磁性滑块回归滑轨的所述一端。

优选地，还包括位于所述轨道另一端并通过所通电流来控制磁极的第二电磁装置，所述第二电磁装置的磁极与所述第一电磁装置的磁极正好相反。

进一步优选地，两条相邻滑轨从各自所述一端向各自所述另一端延伸的方向完全相反。