一种舰载机助飞装置

摘要

本发明涉及一种舰载机助飞装置，包括具有出、回气口的蒸汽发生器及分别与所述蒸汽发生器的出、回气口连通的传动室，传动室的室壁上气密封转动装配有传动轴，所述传动轴的一端为延伸至所述传动室内的动力输入端；另一端为延伸至传动室外的动力输出端，传动室内的传动轴上同轴固连有蒸汽叶轮；传动轴的动力输出端上同轴固连有主动齿轮，助飞装置还包括与主动齿轮啮合传动并沿传动方向向上倾斜设置的助飞履带，助飞履带的两端分别设有主撑紧轮，助飞履带的中部设有负重轮，助飞履带的外周设有用于与相应舰载机的机轮限位配合的限位结构。本发明通过使用具有较大的承载能力的履带，提供了一种能够适用于大、中型舰载机的舰载机助飞装置。

权利要求

1.一种舰载机助飞装置，其特征在于：包括具有出、回气口的蒸汽发生器及分别通过出气通道和回气通道与所述蒸汽发生器的出、回气口连通的传动室，所述的出、回气通道中分别设有控制对应通道中蒸汽流量的流量开关，所述传动室的室壁上气密封转动装配有传动轴，所述传动轴的一端为延伸至所述传动室内的动力输入端；另一端为延伸至所述传动室外的动力输出端，所述传动室内的传动轴上同轴固连有蒸汽叶轮；所述传动轴的动力输出端上同轴固连有主动齿轮，所述的助飞装置还包括与所述主动齿轮啮合传动并沿传动方向向上倾斜设置的助飞履带，所述助飞履带的两端分别设有与所述助飞履带咬合传动并用于撑紧所述助飞履带的主撑紧轮，所述助飞履带的中部设有与所述助飞履带咬合传动并用于支撑所述助飞履带的负重轮，所述助飞履带的外周设有用于在起飞时与相应舰载机的机轮限位配合以使舰载机在助飞履带的输送方向上向后移动限位的限位结构。

2.根据权利要求1所述的助飞装置，其特征在于：所述的助飞履带包括上层履带、下层履带及夹设固连于所述上、下层履带之间的中层履带，所述的下层履带与所述的主撑紧轮和负重轮通过棘齿咬合传动，所述的下层履带与所述的主动齿轮啮合传动，所述的限位结构包括设置于所述上层履带外周的凸起限位结构，所述的中层履带上开有通孔，所述的上层履带上固设有延伸至所述通孔中的上咬合传动齿，所述的下层履带上固设有延伸至所述通孔中并与所述上咬合传动齿咬合传动连接的下咬合传动齿。

3.根据权利要求1所述的助飞装置，其特征在于：所述的各主撑紧轮均转动装配于对应的主撑紧轮轴上，所述各主撑紧轮轴上固连有连杆，各连杆远离所述对应主撑紧轮的一端均转动装配有辅撑紧轮，所述的各连杆上均连接有向对应连杆施加拉力以使对应辅撑紧轮与所述助飞履带通过棘齿咬合传动并撑紧所述助飞履带的拉簧，各拉簧远离对应连杆的一端均连接有拉绳，各拉绳的另一端经相应换向滑轮组换向后绕至相应拉绳电机的输出轴上。

4.根据权利要求3所述的助飞装置，其特征在于：所述的助飞装置还包括与所述各拉绳电机的输出轴限位配合以控制所述对应拉簧拉力的刹车器。

5.根据权利要求1所述的助飞装置，其特征在于：所述的各负重轮转动装配于对应的负重轮轴上，所述各负重轮轴的两端均设有用于装配于相应舰艇的舰体上的负重轮装配端。

6.根据权利要求1所述的助飞装置，其特征在于：所述的出、回气通道均为矩形通道，所述的流量开关为渐变式开关，所述的渐变式开关包括至少两个转动方向均与所述矩形通道的长度或宽度方向一致并与相应变速电机传动连接的转轴，相邻转轴上均设有相互吻合咬合以在对应转轴不同转速时控制相应蒸汽流量的凸凹齿，所述的出、回气通道的通道壁上设有与对应转轴上的凸凹齿吻合咬合配合的通道壁齿。

7.根据权利要求1所述的助飞装置，其特征在于：所述的各流量开关后的对应通道中均设有用于检测蒸汽流量的流量计。

8.根据权利要求1所述的助飞装置，其特征在于：所述的各流量开关前的对应通道上均设有蒸汽排放口。

9.根据权利要求1~8任意一项所述的助飞装置，其特征在于：所述蒸汽发生器的出、回气口之间设有用于相应蒸汽经回气口流至出气口的蒸汽循环回路，所述的蒸汽循环回路中沿蒸汽的循环走向依次设有缓冲室和至少一个加压室。

说明书

一种舰载机助飞装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于大、中型舰载机在航空母舰上起飞的助飞装置。

背景技术

[0002] 助飞装置是飞机实现超短距起飞的辅助工具，根据飞机的质量、外形、性能，在短时间内给予其巨大的能量，使其获得较大的初速度实现起飞目的，从而实现各种飞机的舰载化。现今航母普遍使用蒸汽弹射器，但其耗能大，只能对小型飞机加速，不能实现大、中型飞机的起飞，严重限制了海军事业的发展。由于受技术资金等的影响，大、中型飞机的舰载助飞装置在世界范围内尚属空白。

[0003] 目前世界上的弹射器主要有以下3种：

[0004] 1、蒸汽弹射器

[0005] 蒸汽弹射器是航空母舰上的飞机起飞装置，用于舰载机蒸汽弹射起飞，使用一个平甲板作为飞机跑道。起飞时一个蒸汽驱动的弹射装置带动飞机在两秒钟内达到起飞速度。

[0006] 重型飞机要想从航空母舰上起飞，必须有蒸汽弹射器。在飞机起飞前，由位持器钢圈把尾部扣在一个坚固点上，飞机前轮附近的牵引杆垂落到一个滑梭内，滑梭以挂钩钩住飞机。滑梭是蒸汽弹射器唯一露在飞行甲板上的零件。飞机前面的甲板下，有两个平行圆筒，每个至少长45米，筒中的活塞与所有滑梭相连。蒸汽由母舰上的锅炉输出，增压后输入滑梭。飞机起飞时开足马力，但被位持器扣住。蒸汽弹射器一启动，飞机引擎的动力加上蒸汽压力，使钢圈断开，飞机前冲，在45米距离内达到时速250千米/小时。飞机弹射起飞脱离滑梭后，活塞前端的注管就落入水池，在几米的距离内停顿，滑梭移回原位，推动另一架飞机起飞。航空母舰上每个蒸汽弹射器每分钟可推动两架飞机起飞。通常航空母舰最多装设4个蒸汽弹射器。

[0007] 蒸汽弹射有两种弹射方式，一种是前轮弹射，由美国海军于1964年试验成功，弹射时由滑块直接拉着飞机前轮起飞。这样不用8-10人来为飞机挂拖索和减拖索了，弹射时间减短，飞机安全性好。美国现役航母都采用这种方式。目前只有美国具备生产这种蒸汽弹射器的成熟技术。

[0008] 但蒸汽弹射器有其固有的不足之处：

[0009] （1）维护成本大，U型密封条更换频繁而又十分麻烦，对材质要求高； [0010] （2）使用蒸汽弹射器成本大，效率低，配套设施多，系统烦琐，各个环节要求高；

[0011] （3）需消耗大量淡水，美国曾为此考虑过蒸汽冷凝回收装置，终因体积大及效率低而取消。

[0012] 2、燃汽弹射器

[0013] 燃汽弹射器在结构上与蒸汽弹射器类似，只不过是蒸汽的两端进汽口变成了燃烧室，其中还原剂及氧化剂是通过高压注入的，不过是受控的，并且是持续注入的。当工作时，还原剂及氧化剂向燃烧室高压注入，点火装置使还原剂及氧化剂在燃烧室内反应并产生大量的热，汽体推动活塞做功，由于还原剂及氧化剂持续注入，活塞将在汽体不断推力下高速运行，从而使飞机起飞。当飞机起飞后还原剂及氧化剂停止注入，并打开燃烧室通汽口，同时返回端的燃烧室通汽口关闭，活塞会立即停止。返回与上述过程相同，只不过燃烧室及高压注入设备比工作的小而已。这种弹射器是靠控制注入还原剂及氧化剂来控制的，优点是不需要淡水，工作及返回时间短。但缺点特别多，首先是燃烧室的耐高温及防氧化等条件高，筒壁强度及耐高温要求高。注入还原剂及氧化剂的控制要求精准、数据反应快，有一定的危险性，消耗价格昂贵的液体还原剂及氧化剂，故障率高，排除大量汽体污染及红外辐射等许多不利因素。因此这种弹射器实际上只是理论上进行讨论分析过，并未有大型实践的记载。

[0014] 3、弹簧复力弹射器

[0015] 弹簧复力弹射器是利用直线电机或储能机构把弹簧拉伸到储能位置，利用制动机构保持能量不释放，而工作时则利用控制系统断开制动机构，弹簧在复力下拉动动飞机加速，飞机在自身发动机及弹射器的合力下加速，初始工作冲程一般只有60米。不过遗憾的是这种弹射器不能直接把飞机弹射起飞，飞机必须在发动机的推力下滑行一段才能起飞。而且这种弹射器在实际研究中是把弹簧放置在开口的滑道里（内口带润滑油），目的是不让弹射器工作时对周围产生影响，而且这种大功率弹簧对材料要求严格，试想一下这么大功率的弹簧在航母服役期间不更换，对材质要求是多么刻苛，即使是滑道，其精度也要求非常高。这种弹射器弹射飞机次数不高，因为它是靠储能机构完成储能的。更要命的是这种弹射器初始时拉力非常大，飞行员会发生短时的晕厥现象，对飞机的结构强度也要求相当高。
而工作末端拉力又非常小，关键时候不能助推起飞。

发明内容

[0016] 本发明的目的在于提供一种适用于大、中型舰载机的舰载机助飞装置。

[0017] 为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

[0018] 一种舰载机助飞装置，包括具有出、回气口的蒸汽发生器及分别通过出气通道和回气通道与所述蒸汽发生器的出、回气口连通的传动室，所述的出、回气通道中分别设有控制对应通道中蒸汽流量的流量开关，所述传动室的室壁上气密封转动装配有传动轴，所述传动轴的一端为延伸至所述传动室内的动力输入端；另一端为延伸至所述传动室外的动力输出端，所述传动室内的传动轴上同轴固连有蒸汽叶轮；所述传动轴的动力输出端上同轴固连有主动齿轮，所述的助飞装置还包括与所述主动齿轮啮合传动并沿传动方向向上倾斜设置的助飞履带，所述助飞履带的两端分别设有与所述助飞履带咬合传动并用于撑紧所述助飞履带的主撑紧轮，所述助飞履带的中部设有与所述助飞履带咬合传动并用于支撑所述助飞履带的负重轮，所述助飞履带的外周设有用于在起飞时与相应舰载机的机轮限位配合以使舰载机在助飞履带的输送方向上向后移动限位的限位结构。

[0019] 所述的助飞履带包括上层履带、下层履带及夹设固连于所述上、下层履带之间的中层履带，所述的下层履带与所述的主撑紧轮和负重轮通过棘齿咬合传动，所述的下层履带与所述的主动齿轮啮合传动，所述的限位结构包括设置于所述上层履带外周的凸起限位结构，所述的中层履带上开有通孔，所述的上层履带上固设有延伸至所述通孔中的上咬合传动齿，所述的下层履带上固设有延伸至所述通孔中并与所述上咬合传动齿咬合传动连接的下咬合传动齿。

[0020] 所述的各主撑紧轮均转动装配于对应的主撑紧轮轴上，所述各主撑紧轮轴上固连有连杆，各连杆远离所述对应主撑紧轮的一端均转动装配有辅撑紧轮，所述的各连杆上均连接有向对应连杆施加拉力以使对应辅撑紧轮与所述助飞履带通过棘齿咬合传动并撑紧所述助飞履带的拉簧，各拉簧远离对应连杆的一端均连接有拉绳，各拉绳的另一端经相应换向滑轮组换向后绕至相应拉绳电机的输出轴上。

[0021] 所述的助飞装置还包括与所述各拉绳电机的输出轴限位配合以控制所述对应拉簧拉力的刹车器。

[0022] 所述的各负重轮转动装配于对应的负重轮轴上，所述各负重轮轴的两端均设有用于装配于相应舰艇的舰体上的负重轮装配端。

[0023] 所述的出、回气通道均为矩形通道，所述的流量开关为渐变式开关，所述的渐变式开关包括至少两个转动方向均与所述矩形通道的长度或宽度方向一致并与相应变速电机传动连接的转轴，相邻转轴上均设有相互吻合咬合以在对应转轴不同转速时控制相应蒸汽流量的凸凹齿，所述的出、回气通道的通道壁上设有与对应转轴上的凸凹齿吻合咬合配合的通道壁齿。

[0024] 所述的各流量开关后的对应通道中均设有用于检测蒸汽流量的流量计。

[0025] 所述的各流量开关前的对应通道上均设有蒸汽排放口。

[0026] 所述蒸汽发生器的出、回气口之间设有用于相应蒸汽经回气口流至出气口的蒸汽循环回路，所述的蒸汽循环回路中沿蒸汽的循环走向依次设有缓冲室和至少一个加压室。

[0027] 本发明的有益效果为：在具体实施时，先将相应的舰载机驶到助飞履带上，然后打开对应出气通道中的流量开关，蒸汽叶轮在蒸汽的驱动下带动传动轴转动，传动轴通过主动齿轮带动助飞履带运动，舰载机的机轮在限位结构的限位作用下与助飞履带同步运动，通过流量开关控制对应出气通道中的蒸汽流量来增加助飞履带的运动速度，在加速过程中，舰载机的速度逐渐被加速到略高于起飞速度前，舰载机的前、后机轮始终保持与助飞履带接触，当舰载机的速度逐渐加速到达到起飞速度时，通过流量开关控制对应出气通道中的蒸汽流量来减小助飞履带的速度，舰载机依靠惯性速度大于助飞履带速度脱离助飞履带并起飞。履带具有较大的承载能力，因此该舰载机助飞装置能够适用于大、中型舰载机。

附图说明

[0028] 图1是本发明实施例1的结构示意图；

[0029] 图2是图1中渐变式开关的结构示意图；

[0030] 图3是图1中助飞履带的局部结构示意图；

[0031] 图4是图3的A向剖视图；

[0032] 图5是图1中主动齿轮与下层履带的配合示意图；

[0033] 图6是本发明实施例2中蒸汽发生器的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 一种舰载机助飞装置的实施例1如图1~5所示：包括两个分别具有出气口20-1、回气口20-2的核子蒸汽发生器22和两个分别通过对应的出气通道5和回气通道6与对应出、回气口连通的传动室25。各出、回气通道均为矩形通道，各矩形通道均由外周为圆柱形的连接管中间开设的矩形腔构成。各出、回气通道中均设有渐变式开关4，渐变式开关4包括三个转动方向与矩形通道的长度方向一致的转轴4-1，相邻转轴4-1上均设有相互吻合咬合以在对应转轴4-1不同转速时控制对应通道中的蒸汽流量的凸凹齿，各出、回气通道的通道壁上设有与对应转轴上的凸凹齿吻合咬合配合的通道壁齿，通过各齿间的吻合咬合实现较高的隔气作用，各转轴4-1的动力输入端均与一带变速箱4-2的电机4-3传动连接。电机4-3、变速箱4-2均通过反馈调节传感器与中央处理系统18相连。在沿相应蒸汽的流动方向上，各渐变式开关4后部的对应通道中均设有用于检测蒸汽流量的流量计(图中未示出)，各渐变式开关4前部的对应通道中均设有蒸汽排放口（图中未示出），当对应通道中的蒸汽短时间聚集过多，或其它原因导致管内压强过大会对设备造成威胁时，打开蒸汽排放口，排出适量蒸汽以保护设备的安全。在各传动室25的室壁上均气封转动装配有对应的传动轴26，传动轴26的一端为延伸至对应传动室25内部的动力输入端；另一端为延伸至对应传动室25外部的动力输出端，传动室25内的传动轴26上同轴固连有蒸汽叶轮11，当蒸汽由对应的出气通道的通道出口流进传动室时，可以驱动蒸汽叶轮11带动对应的传动轴26转动。在传动轴26的动力输出端上同轴固连有与主动齿轮17，助飞装置还包括与主动齿轮17啮合传动并沿传动方向向上倾斜设置的助飞履带13，助飞履带包括上层履带
13-1、下层履带13-3及夹设固连于所述上、下层履带之间的中层履带13-2，下层履带13-3与主动齿轮17啮合传动，中层履带13-2上开有通孔，通孔的两侧设有紧固螺钉，上层履带
13-1上固设有延伸至通孔中的上咬合传动齿13-1-1，下层履带13-3上固设有延伸至通孔中并与上咬合传动齿13-1-1咬合传动连接的下咬合传动齿13-3-1，上、下咬合传动齿均为棘齿，上、下层履带通过咬合而使整个助飞履带13形成一个整体，中层履带13-2起到保险作用，当舰载机在加速过程中，如果上、下层履带因其它原因而不慎断裂，中层履带13-2能保证上、下层履带不会立即解体而继续保持原有状态，以保证舰载机的加速过程。在上层履带13-1的外周设有用于在起飞时与相应舰载机的机轮限位配合以使舰载机在助飞履带13的输送方向上向后移动限位的规则状凸起限位结构。助飞履带13的两端分别设有与下层履带13-3通过棘齿咬合传动并用于撑紧助飞履带13的主撑紧轮1，各主撑紧轮1均转动装配于对应的主撑紧轮轴上，各主撑紧轮轴上固连有连杆2，各连杆2远离对应主撑紧轮1的一端均转动装配有辅撑紧轮3，各连杆2上均连接有向对应连杆2施加拉力以使对应辅撑紧轮3与助飞履带13通过棘齿咬合传动并撑紧助飞履带13的拉簧16，各拉簧16远离对应连杆2的一端均连接有拉绳10，各拉绳10的另一端经相应换向滑轮组17换向后绕至相应拉绳电机9的输出轴上，助飞装置还包括与所述各拉绳电机9的输出轴限位配合以控制所述对应拉簧16拉力的刹车器（图中未示出）。助飞履带的中部设有一个与下层履带13-3通过棘齿咬合传动并用于支撑所述助飞履带13的负重轮8，负重轮8为实体轮，主要起支撑助飞履带13的作用，负重轮8转动装配于对应的负重轮轴8-1上，各负重轮轴8-1的两端均设有用于装配于相应舰艇的舰体上的负重轮装配端。

[0035] 在各核子蒸汽发生器22对应的回气口20-2与出气口20-1之间设有用于相应蒸汽经回气口20-2流至出气口20-1的蒸汽循环回路20，在蒸汽循环回路20中设有与两个核子发生器22对应的回气口20-2连通的缓冲室24，缓冲室24接受对应回气通道中6的高压蒸汽并使它们的压力适当降低，以降低对下一循环体系对设备强度的要求。在沿蒸汽流动方向下方的蒸汽循环回路20中设有与缓冲室24连通的初步加压室23，初步加压室23与对应核子蒸汽发生器22对应的出气口20-1间均设有第二加压室19，各加压室中分别对应设有加压机，初步加压室23对循环回来的蒸汽初步加压，初步提高蒸汽循环回来中的蒸汽压力，第二加压室19对蒸汽循环回路中的蒸汽进一步加压，在第二加压室19后设置升温区，用于提高加压后蒸汽的温度，进一步提高管道内的压力。图中件21表示用于阻止蒸汽回流的单向开关。

[0036] 在本发明的其它实施例中，核子蒸汽发生器22还可以被普通的蒸汽发生器代替；渐变式开关4还可以被其它流量开关代替；当然负重轮8的个数还可以是两个、三个、四个或更多。

[0037] 在进行相应舰载机助飞时，先在助飞履带13的上方安装与助飞履带13不连接的导向板12，用于舰载机沿助飞履带输送方向的导向，通过对应的拉伸电机9来调整对应拉簧16的收缩量，进而调整使整个助飞履带13达到合适的张紧度，打开对应的渐变式开关4，开始通入蒸汽，测出助飞履带13的舰载机的速度，反馈给中央控制系统18，系统通过分析调节各渐变式开关4对应变速箱4-2使通气效率达到适当值。当舰载机随助飞履带13加速到起飞速度时，渐变式开关4开始慢慢闭合，此时助飞履带13的速度小于舰载机的速度，舰载机脱离助飞履带并起飞。

[0038] 一种舰载机助飞装置的实施例2如图6所示：与实施例1不同的是，核子蒸汽发生器30只有一个，在核子蒸汽发生器的出气口之间增加了一个蒸汽分流室31，让蒸汽分别进入对应的出气通道中。