[发明专利]飞机短程起飞空气弹射系统

说明书

一、技术领域

本发明涉及的飞机短程起飞空气弹射系统(以下简称空气弹射系统)属于军事、航空领域，它适用于航空母舰、微型机场等起飞跑道长度严重受限场合的飞机起飞弹射。

二、背景技术

在航空母舰、微型机场等跑道长度严重受限的场合，飞机借助弹射器起飞具有重要意义。目前航母上采用的弹射器有蒸汽弹射和电磁弹射两大类。本发明涉及的空气弹射系统利用压缩空气作为弹射飞机的能量介质，它具有构造较简单、重量较轻的特点。

三、发明内容

1、本发明涉及的空气弹射系统属于军事、航空领域，它适用于航空母舰、微型机场等起飞跑道长度受限场合下的飞机起飞弹射。

2、该空气弹射系统以压缩空气作为能量介质，利用压缩空气吸热膨胀获得弹射能量。

3、该空气弹射系统的压缩空气由涡轮压缩机和活塞式压缩机协同工作获得，涡轮压缩机承担一级压缩任务，活塞式压缩机承担二级压缩任务；空气压缩后储存在储气设备中。

4、该空气弹射系统压缩空气所需的动力由燃气轮机提供。

5、该空气弹射系统的弹射机构与飞机之间采用单向传力；弹射飞机时，燃烧燃料使储气设备中的压缩空气吸热并流入弹射气缸进行膨胀，高压空气推动弹射气缸中的活塞，活塞带动弹射机构使飞机加速起飞；弹射机构靠近弹射行程末端时，通过制动装置使弹射机构制动，飞机则弹出。

6、该空气弹射系统工作时，压缩空气在弹射气缸中不充分膨胀，每次弹射完成后，弹射废气流向燃气轮机进行二次膨胀。

7、该空气弹射系统可采用双向弹射或单向弹射的形式。

四、附图说明

图1、图2所示为该空气弹射系统的工作原理，图1所示为单向弹射系统，图2所示为双向弹射系统。图中各编号对应的组件名称如下：

11——涡轮压缩机

12——燃气轮机燃烧室

13——燃气轮机

21——飞轮(可选)

22——离合器(可选)

23——减速机(变速箱)

30——活塞式压缩机

41、42——冷却器

50——储气设备(气罐)

60、61A、61B、62A、62B、63——气阀

70A、70B——弹射器燃烧室

80——弹射气缸

90——弹射活塞

91——耐热柔性拉索

92——导向轮

93——弹射架

94A、94B——弹射机构制动器

95——回程系统(适用于单向弹射)

96——起飞跑道

五、具体实施方式

1、空气弹射系统的组成

该空气弹射系统主要由以下功能部分组成：

(1)动力及传动系统——燃气轮机输出动力，经传动、惯性储能、变速等过程后驱动压缩机的系统(燃气轮机13、飞轮21、离合器22、减速机23等属于动力及传动系统组件)。

(2)空气压缩系统——消耗机械能压缩空气的系统(涡轮压缩机11、活塞式压缩机30等属于空气压缩系统组件)。

(3)弹射气动系统——将压缩空气的能量转化为弹射所需的机械能的气动组件(弹射气缸80、活塞90、以及弹射气路上的各种气阀等属于弹射气动系统组件)。

(4)弹射传力机构——将弹射活塞的力传递给所弹射的飞机的机构(耐热柔性拉索91、导向轮92、弹射架93等属于弹射传力机构组件)。

(5)制动系统——弹射完成后，让弹射机构停止运动的系统。

(6)供油燃烧系统——含燃气轮机及弹射气路中的供油燃烧系统(燃气轮机燃烧室12、弹射器燃烧室70A、70B等属于供油燃烧系统组件)。

(7)冷却系统——含压缩过程冷却器、以及视需要对弹射气缸进行冷却的系统。

2、工作原理及具体实施途径

该空气弹射系统的弹射气动过程可描述为“一级压缩→冷却→二级压缩→冷却→储气→压缩空气吸热膨胀(弹射)→弹射废气节流(流回燃气轮机)→空气吸热膨胀驱动涡轮(输出动力)”。

该空气弹射系统工作的力学原理为：燃气轮机输出动力驱动涡轮压缩机及活塞式压缩机(涡轮压缩机与活塞式压缩机分别承担一级、二级压缩任务)；压缩机产生高压空气存入储气设备中；需弹射飞机时，储气设备中的高压空气吸热并进入弹射气缸80膨胀驱动活塞90，活塞90通过拉索91驱动弹射架93，弹射架93将能量传给需要起飞的飞机。

(一)气体压缩过程