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舰载机作为航空母舰战斗群“以空天制海”的重要手段,是现代海军不可或缺的力量。由于受到甲板几何、航母运动、气流扰动等因素的影响,舰载机通常需要采用弹射起飞和拦阻着舰的方式完成起降,其机体承受的载荷远大于普通陆基飞机,载荷形式也不尽相同。舰载机设计使用载荷谱是舰载机设计过程中进行结构强度、损伤容限和耐久性分析与试验的基础,由于舰载机载荷与普通陆基飞机存在差异,载荷谱编制方法也有所区别。因此,本文对舰载机弹射起飞和拦阻着舰虚拟样机及设计使用载荷谱编制进行研究,主要包括弹射起飞和拦阻着舰虚拟样机的建立和分析、舰载机设计使用载荷谱编制方法研究、损伤容限加重谱研究。具体研究内容如下:1、根据规范谱分析法、类比分析法、飞行模拟法等常用的设计使用载荷谱方法,结合载荷谱编制方法中最基本的任务分析法,首次提出了基于虚拟样机的舰载机设计使用载荷谱编制方法,探讨了使用舰载机虚拟样机数据代替实测数据作为编谱数据来源的可行性。最后给出了应用该方法的具体流程和详细步骤。2、通过分析舰载机在起降过程中子系统各部件的载荷、约束情况,分别建立了包含完整过程的舰载机弹射起飞虚拟样机和拦阻着舰虚拟样机,并给出了弹射力、拦阻力、气动力等不同载荷的确定方法。针对需要处理大量工况的问题,首次研究了基于Automation技术的多工况自动化仿真方法,实现了虚拟样机的批量建立、分析、计算和数据处理功能,并完成了相应的软件编写工作。3、基于建立的弹射起飞和拦阻着舰虚拟样机,详细研究了基于完整偏心弹射过程的动力学问题和舰载机着舰参数对起落架载荷影响程度这两个重要的问题。定性给出了弹射起飞时偏心距对起落架各向载荷的影响情况和拦阻着舰时着舰参数对各载荷的影响情况。4、提出了确定典型着舰情况的LHS-WF(拉丁超立方-权重)方法,据此给出了舰载机着舰设计使用载荷谱的编制方法。定量研究了着舰变量对着舰载荷的全局敏感性分析方法,给出了着舰变量区间划分的依据和划分的结果。同时对编制过程中的下沉速度简化、着舰情况判定、抽样范围修正等问题进行研究,结合多工况自动化仿真技术,完成了某型舰载机着舰段设计使用载荷谱的编制。5、研究了损伤容限载荷谱加重方法,通过编制的损伤容限载荷谱,对26件试验件进行载荷谱加重研究,给出了裂纹萌生时间和扩展时间随加重系数变化的曲线。