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Análisis del despegue asistido por catapulta de aeronaves basadas en portaaviones basado en el método de elementos finitos y el método de acoplamiento de dinámica de cuerpos múltiples

Autores: Shao, Haoyuan; Li, Daochun; Kan, Zi; Zhao, Shiwei; Xiang, Jinwu; Wang, Chunsheng

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Análisis del despegue asistido por catapulta de aeronaves basadas en portaaviones basado en el método de elementos finitos y el método de acoplamiento de dinámica de cuerpos múltiples


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Despegue asistido por catapulta
Aeronaves
Modelado dinámico
Método de Elementos Finitos
Dinámica de Cuerpos Múltiples
Sistema de retención

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El despegue asistido por catapulta es el inicio de las misiones de vuelo para aeronaves basadas en portaaviones. Garantizar la seguridad de las aeronaves durante el despegue asistido por catapulta requiere un análisis exhaustivo de sus características de movimiento. En este documento, se desarrolla un modelo de acoplamiento rígido-flexible utilizando el Método de Elementos Finitos y la Dinámica de Multicuerpos (FEM-MBD) para simular el proceso de catapulta de la aeronave. Este modelo abarca el marco de la aeronave, el tren de aterrizaje, la cubierta del portaaviones y el sistema de lanzamiento por catapulta. En primer lugar, se hicieron suposiciones razonables para el modelado dinámico del despegue asistido por catapulta. Se empleó un algoritmo de plasticidad mejorado que incluye efectos de corte transversal para simular los procesos de tensado y liberación del sistema de retención. Además, se introdujeron las fuerzas aplicadas por la barra de lanzamiento y la barra de retención, las cargas aerodinámicas no lineales, los amortiguadores y los neumáticos. Finalmente, se realizó un análisis comparativo para evaluar la influencia de diferentes ángulos de la barra de lanzamiento y la deformación por fractura de la barra de retención en la actitud de la aeronave y la dinámica del tren de aterrizaje durante el proceso de catapulta. El modelo de dinámica de acoplamiento rígido-flexible propuesto permite un análisis efectivo del comportamiento dinámico a lo largo de todo el proceso de catapulta, incluyendo tanto el tensado y liberación de la barra de retención, el rodaje para el despegue y la extensión de las fases del tren de aterrizaje delantero. Los resultados muestran que un mayor ángulo de la barra de lanzamiento aumenta la carga y la extensión del tren de aterrizaje delantero y causa fluctuaciones pronunciadas en la actitud de cabeceo de la aeronave. Además, la deformación por fractura de la barra de retención tiene un impacto significativo en el ángulo de cabeceo durante el primer segundo del proceso de catapulta de la aeronave, siendo que una mayor deformación por fractura de la barra de retención resulta en variaciones más grandes en el ángulo de cabeceo.

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