【科技】归家的明灯——浅谈舰载机着舰下滑引导系统
14-01-25 作者：佚名编辑：石腾
从“辽宁”号服役至今，它的一举一动都是国人关注的焦点，然而本文先要把时间拉回到2012年11月24日这个历史性的时刻，在这一天，歼-15舰载机顺利完成了第一次拦
阻着舰，并在随后进行了滑跃起飞。我们知道，相比于滑跃起飞，着舰的意义更大。航母着舰引导系统这盏“归家明灯”的作用更是难以低估。
从“示牌进场”到镜面光学助降系统
1917年，英国把大型巡洋舰“暴怒”号改装成世界上第一艘简易航母。但由于舰上高耸的
塔式桅杆和烟囱的阻碍，飞机只能从舰上起飞而无法降落。1917年8月2日，英海军少校邓宁冒险驾驶“幼犬”战斗机进行着舰，他凭借高超的驾驶技术用侧滑着陆的方式艰难地将飞机降落在航行中的“暴怒”号前甲板上，这是人类第一次将飞机降落在航行中的军舰上。但在几天后的重复降落时，邓宁不幸遇难。从此舰载机在执行完作战、训练、侦察等任务后，着舰便成了一件惊心动魄的工作。承担着这项危险任务的飞行员需要从很远处发现航母平台，确认着舰装置的状态，并与其他着舰机互相进行飞行状态的沟通。另外，在跌宕起伏的大海上，航母时时刻刻的六自由度扰动（纵摇、横摇、首摇、起伏、纵荡和横荡）、异常复杂的大气紊流（海面无遮挡，海风往往较强，航母庞大的舰体以及自身运动的特点，还会在舰首产生上洗气流，并在舰尾处形成较强的公鸡尾状的尾流），以及极其有限的甲板长度等等（美国满载排水量近10万吨的核动力超级航母甲板总长度也不过300多米，而能够提供舰载机起飞、着舰使用的跑道只有其中点的100多米），这些都对舰载机着舰提出了更高的要求。舰载机着舰进场速度小。受舰上扰流因素影响相对较大，客观上使得舰载机轨迹稳定性变差。然而舰载机着舰条件要求反而相对苛刻、恰恰又要求飞机下滑时的轨迹稳定性比陆基飞机还要高，这一切使得舰载机着舰引导问题成为航母战斗力发挥的关键技术之一。舰载机要降落在航母的甲板上，必须依靠一系列完备的着舰辅助技术手段。除了早已有之的拦阻索和拦阻网外，着舰下滑引导系统是着舰降落中最为关键的重中之重。
正在引导活塞式飞机着舰的着舰信号官（手中拿着旗板，正在打信号）
事实上，舰载机着舰最初仅仅凭借飞行员高超的飞行技术，此后又经历了长期的由着舰信号官（Landing Signal Officer，简称LSO）指挥的“示牌进场”引导阶段。从1920年代初到1950年代之前的这段漫长时间里，拥有航母的世界各国海军一直采用由着舰指挥官进行人工引导着舰的原始方式，着舰指挥官在飞行甲板左后方，通过目视观察着舰飞机的姿态、尾钩收放情况等，用明显的着舰指示牌（双手持旗板打信号）向飞行员下达是否允许着舰或者复飞等指令。这种方式适用于当时进场速度较低的螺旋桨舰载机。然而，到了1950年，随着喷气式舰载机登场，着舰指挥官与飞行员之间的通信时间已经不足以应付时速数百千米的舰载机，着舰事故率大大攀升。于是，为了解决高速喷气式舰载机着舰难题，英国首先采用革命性的舰载机等角下滑技术，并研制相应的光学助降引导系统来代替难以满足需求的“示牌进场”引导。
舰载机着舰下滑轨迹（b）与陆基飞机着陆下滑航迹（a）对比，可以看到，舰载机着舰是采用固定下滑角的方式，而陆基飞机的下滑距离则根据距离跑道的距离而进行调整。
所谓舰载机等角下滑，是指没有陆基飞机着陆的拉平、飘落等阶段，而是在进舰着舰的最后
阶段，舰载机截获合适的下滑道后，一直保持相同的下滑轨迹角、俯仰角、速度和下沉率，直至舰载机与航母飞行甲板碰撞，实现撞击式着舰。这主要是为了减轻飞行员在恶劣着舰环境下的工作负担，减小着舰过程中人为的误差的引入，被看作是着舰方法的一次革命，同时也是光学助降引导系统诞生的基础。据此，英国于1952年率先制成了最早的镜面光学助降系统（Mirror Optical Landing System,简称MOLS）。其原理是:在飞行甲板舰载机降落作业区的前端，设有朝向舰尾方向且略微偏上的反射镜，其两侧装有水平排列的绿色基准灯，在反射镜前方设有强烈的光源照射，使镜面反射产生白色亮光，反射镜为凹柱形，即垂直方向为直线，水平方向为凹曲线，采用陀螺稳定机构实现反射镜面向舰尾后上方反射出的圆锥光束，舰载机飞行员通过对比白色亮光与绿色基准灯是否并排，可对准飞行甲板的预定着舰点，并设定正确着舰的下滑道，形成一个光的下降坡面（与海平面夹角为3.5°-4°），飞行员沿着这个坡面并以飞机在镜中的位置不断修正误差，知道安全降落。
镜面光学助降系统（MOLS），其在助降系统史上可以说是昙花一现，但是意义极大
助降镜的出现为高速舰载机的着舰引导解决了重大的难题，使飞行员除了借助自己的目测和经验外，又有了更可靠的参照指示装置。不过，这种早期的镜面光学助降系统本身仍然存在不小的缺陷，大曲率镜面反射镜提供的光学下降坡面光柱容易发散，下降轨迹指示精确度随着距离增加而下降，而且由于镜面很大，搬运和清洗都非常不方便，所以在使用了不长一段时间后，英国人便在其基础上进行了升级改造，由结构更为复杂的菲涅耳透镜装置取代了大曲率发反射镜面，直至今天将终于成为世界各国航母的标准下滑着舰引导系统核心。
夜间的菲涅尔透镜助降系统
菲涅尔透镜助降系统在原理上与镜面光学助降系统类似，也是在空中提供一个光的下滑坡面，不过，菲涅尔透镜在结构上要比助降镜复杂得多，引导效能和成功率也要高得多——其发出的光学下滑道更加精确，稳定和可靠，灯组组成更为合理从而提高了着舰引导的安全性。其一面是平的，另一面由许多阶梯状的小斜面组成，每个小斜面的坡度都不一样。必须精确设计这些小斜面的坡度，使主光轴上的某光源发出的所有光线，经菲涅尔透镜小斜面的折射后，出射光线的反向延长线都能汇聚在同一个点上。
菲涅尔透镜的线结构图
具体来说，菲涅尔透镜助降装置由菲涅尔指示灯组件、辅助灯组件、稳定机构、显示控制台、主控台、光学下滑坡道稳定遥控板和灯光遥控板等组成，同时配备应急移动式助降装置，以应对菲涅尔透镜助降装置失效时的特殊情况。菲涅尔指示灯组件有5个上下叠成一起的灯室组成，每个灯室内有3只灯泡作为光源，通过菲涅尔透镜和其前方的柱状透镜形成0.34°垂直视场和40°的水平视场，整个5个灯室组成的菲涅尔指示灯组件为飞行员提供垂向约1.7°、横向40°的光学视场。其中最下面1个灯室发出红色指示光线，其余为琥珀色。除了红色灯室外，上方4个灯室中的相应位置灯泡以串联方式接线，一旦一只灯泡失效，其余灯泡的相应位置灯泡都熄灭。透镜本身是由聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃材料制成，其光学特性随着灯室内腔温度的变化而由少许变化，但如果温度超出允许的工作范围则会发生光柱边界尺寸变化，相邻灯室之间的过渡区出现视场盲区或重叠，灯室变形甚至损坏菲涅尔透镜的情况。因此在灯室内设有温控措施，以保证稳定的光学特性。
菲涅尔光学助降装置灯箱排布情况
菲涅尔光学助降装置由5个垂直叠落在一起的长方形灯箱组成，两侧是一排水平布置的绿色的基准灯和两排垂直设置的红色禁降复飞灯，在红色禁降复飞灯的上方有两组绿灯被称为切断灯。辅助灯组由绿色的基准灯、红色禁降复飞灯、绿色切断灯组成。绿色基准灯设在菲涅尔透镜指示灯组中央高度两侧，每侧各7只，其中外侧3只为固定光强，内侧4只为可调光强（即当红色禁降复飞灯亮时熄灭）。为飞行员看到与基准灯在同一水平线上的橙色光球表示飞机的下滑斜率和飞行高度正确，能保证飞机尾钩挂上拦阻索，实现成功着舰。如果看到位于水平基线灯上方或下方的橙色光球，表示飞机的飞行高度偏高或偏低，需要作相应调整。如果看到位于水平基准灯下方的红色闪光球，则表示飞机的飞行高度太低，必须紧急将飞机拉起，否则飞机有可能与飞行甲板尾端相撞而酿成严重事故。此外，在菲涅尔透镜指示灯组两侧垂向布置各4只禁降复飞灯或3只应急禁降复飞灯，当禁降复飞灯工作时先全功率闪烁
后降至预定亮度，应急禁降复飞灯作为备用措施，具有独立电路。绿色切换灯设在指示灯组两侧上方，每侧各2只，其由着舰信号官随身携带的“皮克勒”控制手柄上的按钮开关控制（LSO身穿白色背心，左手拿着无线电送受机，右手握着“皮克尔（pickle）”手柄来引导飞机着舰。“皮克尔”手柄是菲涅尔光学着舰系统的复飞灯和切换灯的开关装置，按食指的按钮，复飞灯便开始闪亮，按大拇指的开关，切换灯便开始闪亮，发出加大油门的指示）。
在装备了光学助降装置后，着舰信号官（LSO）不用像以前那样双手打旗板了
需要说明的是，着舰信号官一般是从舰载机联队中挑选出的优秀飞行员，经过严格培训考核，具有优秀的技能素养，冷静的判断力，犀利的眼光（昼夜目视判断舰载机着舰速度误差在±1.03米/秒之间）、随机应付突发事件的能力、熟知航母舰载机联队各型号舰载机的回收操作方式。而且在飞机着舰过程中，并不是着舰信号官一个人在引导飞机，而是由各负其责的6名人员组成的着舰助降小组在着舰信号平台上承担具体的安全着舰引导任务。6人分工和人员配置为：负责监察整个小组的工作情况；控制着舰信号官，负责引导飞机着舰的具体工作；助理着舰信号官，负责用着舰照相记录系统引导飞机对中跑道中心线；见习着舰信号官，担任挂钩记录员，负责记录飞行员着舰成绩；挂钩观察员，由军士担任，负责观察飞机挂钩、起落架和襟翼工作情况；电话传令员，由军士担任，负责与舰内的电话员联络。
俄罗斯“库兹尼佐夫”号航母的助降镜安装位置（红圈处），一般都安装在斜角跑道的左侧尽量靠近跑道末端的位置，这样助降镜提供的引导角度与跑到本身的偏差能够降低到最小。
另外，飞行员是通过观察菲涅尔透镜助降系统发出的不同颜色的光线来调整飞机姿态的，而在此过程中由于航母受风浪影响，不可避免会产生摇摆，如果不采取措施，光学助降装置发射出的光学下滑道是不稳定的，给飞行员截获下滑道和安全助降带来不利影响，这不但会影响到助降系统的正常工作，还会导致飞行员的误操作酿成重大事故。所以为了对抗航母的摇摆作用，使飞行员能够按照引导系统的引导安全着舰，整个助降系统的稳定对与舰载机的安全着舰有着至关重要的作用，因必须确保光学助降装置提供的光学下滑道是稳定的，某种结构的稳定装置甚为关键。而从美、英、法、俄航母的现状来看，应用于菲涅尔透镜助降系统的稳定机构有线稳定和惯性稳定两种方式，线稳定方式是通过纵摇稳定机构和横摇稳定机构来控制菲涅尔指示灯组随航母的摇摆参数采用随动控制方式。至于惯性稳定方式则是在线性稳定的基础上，消除航母的升沉运动对光学稳定下滑线的影响。
在气候条件良好的情况下，归航的舰载机依靠目视在航母平台上实施进近降落一般要经过盘旋、对中、下滑、拦阻这4个必要的程序，在菲涅尔透镜助降系统的引导下完成相应的着舰动作。首先，准备着舰的舰载机飞到航母右舷上方，以约244米的高度和555-648千米/小时的速度从舰尾方向进入，此时关闭武器弹药发射开关，放下拦阻尾钩，表示要着舰；控制发动机油门，继续沿直线飞行一段后，打开减速板，向左转到航母的左舷，在回转过程中放下起落架并将速度降到460千米/小时后收回减速板；转弯后飞机和航母逆向飞行，高度降到月183千米，在此期间飞行员需要确认舰载机的总重量是否在着舰允许范围内，航母上的工作人员需要目测飞机的尾钩和起落架是否已经正确放下；当舰载机飞到离航母尾端约1200米处时，飞机再次左转，进入下滑航线，此时飞机的高度约114米，速度230千米/小时。一旦舰载机切入下滑航线，航母上的着舰引导控制人员打开光学助降系统，使光学助降装置上方的绿色切断灯不断闪烁，通知舰载机已经进入下滑航线，引导飞机保持230千米/小时速度和约8°的攻角着舰，并严密观察飞机着舰。
舰载机开始切入下滑航线，菲涅尔的切换灯将被点亮，指示飞行员正常进入下滑道，可执行着舰任务。接着，飞行员看光源灯指示器，比较琥珀色灯与一行绿色基准灯的相对位置，确定飞机是否在基准下滑道上。当其在水平基准灯上方时，表示飞机飞高了，飞行员应降低飞机高度，在水平基准灯下方时，表示飞机飞低了，飞行员应提升飞机高度。如果飞机飞得太低了，飞行员就会看到红色灯，这时很危险，飞行员应紧急拉起飞机。如果甲板阻塞（着舰区有障碍物），或者飞机飞得相当低，着舰信号官认为飞机不适合着舰，那么着舰信号官会手动驱动红色复飞灯，指示飞行员立即把油门杆推到最大功率位置，拉起飞机，执行复飞。复飞中，如果燃料不足，可由航母上空待命的加油机实施空中加油。而如果琥珀色光柱和绿色基准灯在同一直线上，说明飞机下滑的航迹正确，只要保持就能准确着舰。并钩住拦阻索，
完成着舰。
这张图描述了飞行员看到不同颜色的光后，舰载机所对应的状态。
同时，在进舰下滑直至着舰的过程中，一定要尽量对准甲板跑道的正中轴线，否则就可能在降落后撞上甲板上的建筑或停放在跑道旁的飞机。在采用斜角甲板的情况下，美国航母的对中是通过位于舰尾的“对中标尺”来解决的。所谓“对中标尺”就是位于舰尾舷上的一根从跑道中线的尾端一直延伸到海面的黄色线标。这个标尺和跑道中心线配合就能够引导舰载机正确对中。如果飞行员看见该标尺同跑道中心在一条直线上，就表明舰载机对中正确。如果发现中心线左歪，说明舰载机右偏，需要向左调整舰载机。如果发现中心线右歪，则需要向右调整舰载机。该黄色线标还装有灯组，以便夜间和跑道中心线等配合使用。飞机安全着舰后，切换灯熄灭，指示飞行员将已着舰飞机发动机关闭。
雷达引导与菲涅尔透镜助降装置的结合
应该清醒地看到，由于光学组件的物理特性，菲涅尔透镜助降系统只具备有限的全天候应用性能，其最大的不足之处就是光线的穿透力不强。在多云雾的天气更是难以观察，实际上只是一种良好气候条件下的近距助降装置，还称不上是着舰引导系统的全部。在天气情况比较好的时，考虑到飞行员的视敏度，菲涅尔透镜的实际有效作用范围为0-1.4千米。为此，虽然美国于1990年代研制了改进型的远程光学助降系统，利用激光良好的穿透性和直线性，同时将透镜灯箱由5个增加到10个，在远至18-28千米处即可向飞行员提供着舰信息。然而，该系统在复杂气候条件下的应用能力仍然很差，引导距离的提升也较为有限。在这种情况下，将某种远距离半自动引导体制与近距离光学助降装置相结合，构成一套完整的着舰引
导系统是必不可少的。
以高精度跟踪雷达进行远距离下滑引导，将舰载机引至菲涅尔透镜助降装置工作范围的窗口区域，是一种成熟而有效的综合手段。这种雷达引导体制的核心部件是航母甲板上的数部能同时实现正交波束角度测量和径向距离测量的精密跟踪雷达。其测得飞机在降落过程中的实际位置、姿态信息和运动情况，将这些参数输入计算机进行计算，运用诸如卡尔曼滤波、神
经网络等算法对甲板运动等干扰信号进行实时补偿，计算出舰载机在下滑过程中的正确飞行轨迹，并将舰载机的实测位置同计算出的正确位置在计算机中进行比较，最后将误差结果通过数据链传给舰载机的终端设备，引导飞行员将舰载机准确地驶向菲涅尔透镜助降系统（FLOLS）工作窗口范围，甚至在条件允许的情况下，将着舰信息直接提供给舰载机飞行控制系统，使其以全自动或是半自动方式直接盲降着舰。理论上，雷达引导体制自动着舰导引系统工作过程是这样的：飞机进场窗口离航母约32千米，舰载精密跟踪雷达捕获并跟踪飞机，系统将所测得的飞机空间位置信息与甲板运动信息输入计算机，处理后与预先设定的理想着舰轨迹比较，得出空间位置误差信息，经导引律得到的控制指令以数据链形式发送至飞机，由飞控系统和自动油门系统不断纠正飞行轨迹，以期使飞机按设定的理想轨迹着舰，若实际轨迹超过安全区，复飞决策系统发出复飞指令，迅速停止着舰运动进入逃逸/复飞模式。
然而，目前基于雷达技术的舰载机下滑着舰远程引导体制存在以下缺陷：1、测控过程复杂；整个着舰引导过程是一个多系统的协同测控过程，需先由空管雷达将舰载机引导到下滑窗口，然后由仪表着舰系统实施进场耦合，再由精密引导雷达做下滑引导，最终在触舰阶段由激光测量等装置做精密测量。2、定位精度有限，在着舰引导的触舰阶段，不仅要修正因舰体运动而引起的位移，还需要克服舰尾气流对下滑轨迹所产生的扰动影响，因此触舰阶段的精确测量能力是极为重要的。而且，基于波束扫描技术的下滑引导雷达系统，需配置激光测距仪等精密测量装置，并且由于存在天线本身的扫描运动，对甲板运动补偿及预估相对复杂。更重要的是，基于雷达技术的舰载机下滑着舰远程引导体制，无法实施多机同时测控。现有的舰载雷达引导系统是基于舰面导出数据方式工作的，而在舰面导出方式下，定位测量数据必须通过可靠的编码数据链传送给机载设备。已有的美军研究报告表明，舰船到飞机信号的传输延时会造成稳定度的降低，这就给多机同时测控带来了困难。也正因为如此，目前有些国家将雷达下滑远程倒影体制称为全天候/自动着舰系统（All Weather Carrier Landing System,
简称AWCLS，或是Auto Carrier landing System，简称ACLS）显然言过其实，至于“不论白天黑夜还是雨天雾天，舰载机都能以几十秒钟的间隔不断降落到狭窄的航母极板上，实现全天候盲降”的夸张描述更不过是一种美好的理论而已。、
展望未来
无疑，未来无人机的上舰对着舰引导系统将提出更高的要求
航母上配备无人驾驶作战飞机甚至是具备隐身能力的无人驾驶作战飞机将是大势所趋。而初步研究的结果表明，舰载无人机载着舰时有着有人驾驶战机不同的战术要求：触舰定位精度要求高；由于是无人操控，为保证准确触舰，引导定位精度，特别是触舰阶段的测量精度将有较高的要求。目前，美海军要求舰载机在水平和垂直面上的测量误差小于15厘米。2、待机管制与进场耦合两阶段的衔接过程要连续；与有人驾驶战机的着舰过程不同，无人机从空管区待管制阶段的航迹跟踪到进入下滑窗口实现进场耦合时的航迹控制的过渡过程必须是连续的，这就要求着舰引导系统既能实施进场耦合控制，又能完成待机航线跟踪引导。3、进近下滑引导跟踪过程要平滑；由于用于航母着舰的飞行甲板与航母的不断前进，造成带降的甲板跑道随着航母的不断前进，造成待降的甲板跑道随着航母的运动不断向右前方平移。如舰载机在进行追尾着舰时，尽在垂直平面内进行跟踪引导，即直接沿着航母航行的方向下滑运动，就使得自动操作指令的设计十分复杂，甚至是极其困难的。
对比上述要求，显然，现有基于雷达远程引导与菲涅尔透镜近距助降装置相结合的下滑引导系统，难以满足无人舰载机的自动化着舰要求，需要一种采用多种技术手段你的综合化着舰引导系统将导航、防撞、通信、进近、着舰、复飞等一系列功能融为一体。着舰引导技术由光学助降为主向全天候电子/光学联合助降和全自动着舰引导的方向发展是一种必然。其中，将光学引导信息和电子雷达引导信息结合，并辅助性运用视觉和卫星导航技术，为舰载机着舰提供更加精确可靠的引导信息实现全天候下滑自动引导着舰，是近几年研究的热点，也是提高航母战斗力的一个关键。不过目前的情况是，对陆基飞机的研究比较成熟，国内外对全天候自动着陆技术的研究已有许多成果。但对舰载机而言，由于其降落环境比陆基飞机恶劣得多，自动降落的难度要大很多。不过无论如何，舰载机着舰从单纯依靠飞行员的个人高超驾驶技术到完全由计算机进行各类传感器数据分析、自动控制，准确、高精度完成全天候条件下全自动下滑着舰，将是技术积累的一个必然结果，突破性的进展也已经为时不远了。
来源：网络整理
世界各国航母舰载机指挥手语图解 由于飞机起降时声音巨大，所有的口令都是通过手势来表达。在一个起落架次中，记者就看到了３０多种手势。有关人士对各种手势的含义作了详细的解答。双臂上举，食指上指，做圆周运动。“这是命令偏流板升起。” 一条手臂从头顶垂直方向扫向水平方向，再回到头顶。“这是着舰区甲板引导员给出的甲板畅通手势。” 图为中国航母起飞助理的起飞手势，中国海军飞行助理的规范手势显然模仿了美军。 起飞助理对着飞行员向上伸出拇指。“这是示意飞行员检查完毕，一切正常。” 飞行助理下蹲屈身，右手臂迅速上扬，“这是示意放下止动轮挡和偏流板，飞机起飞。因其姿势酷似举枪射击，因此飞行助理又被戏称为‘射手’。” “飞行员头靠座椅后枕，抬起右手行礼，这是向起飞助理示意可以起飞。” 战斗机在航母上起飞，离不开航母特装人员的紧密配合。仅完成起飞动作，就需要６５个流程，任何一个流程都容不得差错。在着舰起飞过程中，飞行员无法感知外界因素。“因此，
我们的手势要求及时、准确、规范。”有关人士称，“为了达到这个要求，大家都刻苦练习，经常累得手都抬不起来。” 图为俄罗斯海军舰载机起飞时，起飞助理的手势，请注意他只是站起身做了一个简单的手势。 图为美军舰载战斗机起飞，当飞行员敬礼表示准备妥当，弹射指挥官面向前面，再转身对着飞机，蹲下，手向前指，他的手按在甲版上的同时，发射员按下发射按钮，弹射器压力快速加大，扣在前起落架后面的扣子松开，飞机在剎那间向前冲。 舰载机准备着舰前，身着七种颜色服装的舰面人员排着紧密的两行队形，从飞行甲板一端走向另外一端反复检查甲板，如同七色彩虹在甲板上延伸。 在舰面上，各战位的人员都身着五颜六色的服装，这与传统军舰上统一颜色的着装要求产生了极大的差别。“你看，这些官兵头盔、马甲、长袖套衫的不同颜色以及他们背后不同的图案和符号，表明了他们的战位和职责，外行看起来，仿佛在甲板上看到了七彩的‘彩虹’，因此我们也称之为‘甲板彩虹服’。”李晓勇详细介绍了每一种颜色的含义，“紫色代表燃油
舰载机有固定翼飞机和旋翼飞机,这里要谈到的舰载机着舰是指固定翼飞机。大家知道,舰载飞机的起降主要以航空母舰为基地,那么它就需要适应航母这个海上“移动的陆地”。在此,拟通过对舰载飞机着舰过程与陆基飞机着陆过程的分析比较,一窥舰载机着舰的突出特点,以及整个着舰过程对各种主要相关结构、装置、设施的特殊要求。 “移动的陆地” 说到舰载机,我们不妨先简单谈淡航空母舰。航空母舰出勤时,是一个海上六自由度运动的平台,它不仅在海平面上作平面运动,而且在海浪的作用下还会产生纵向和横向的摇动以及升沉运动。航母上的大气紊流情况也比较复杂,除了陆地机场通常存在的大气紊流以外,由于航母庞大的舰体以及自身的运动还会在舰首产生上洗气流,并在舰尾处形成较强的公鸡尾状的尾流。另外还需要特别指出的是,航母虽然庞大,但是可供舰载机起飞、着舰的跑道长度是很有限的。目前世界上大型的航母甲板总长度也不过300多米,而能够提供舰载机起飞、着舰使用的只有其中的100米左右。如美国的“尼米兹”级航母首舰“尼米兹” 号航母,该舰长332.1米,宽40.8米;飞行甲板长338,8米,宽76.8米。 图集详情：舰载机着舰航母相当于每小时300公里坠毁在航母甲板上，每一次降落和起飞都是一次生命的挑战，都是对舰载战斗机飞行员从身体极限、飞行技术、意志品质、到心理素质的极端考验。航空母舰 (以下简称“航母”) 是一种巨大而复杂的海上作战平台, 是海上移动的机场。飞机着舰与着陆的物理环境有很大差别, 主要表现在甲板尺寸受限, 航母处于运动状态, 存在甲板风和舰尾气流以及驾驶员的视景受限。正是这些差别, 使得飞机着舰难度更大, 不安全因素更多, 撞机、撞舰、坠海事故时有发生。因此, 着舰安全一直是世界各国航母发展和使用中的重大课题。（来源：环球网） 危险性和复杂性 飞机的起飞着陆通常是事故多发状况,而舰载机的着舰比陆基飞机着陆还具危险性和复杂性。首先,舰载机着舰进场速度小,受舰上扰流因素影响相对较大,客观上使得舰载机轨迹稳定性变差。然而舰载机着舰条件要求反而相对苛刻(如前所述:着舰可用甲板长度有限,作为着舰平台的航母自身是六自由度运动体,以及出舰海上作战的技战术要求等),恰恰又要求飞机进舰下滑时的轨迹稳定性比陆基飞机还要高,这个矛盾对舰载机初期的发展形成了较大的制约。60年代以前,舰载机着舰的事故率是很高的,以后随着着舰下滑引导技术及其它辅助着舰技术的发展,事故率才有所下降,但相比陆基飞机着陆事故率仍然较高。舰载机在下滑着舰时,对垂直平面内下滑航迹控制要求很高,而气流、海面状况等一些客观不确定
2009全国大学生电子设计竞赛题目B： 《声音导引系统》 参赛学生： 指导教师： 学校：临沂师范学院 院系：信息学院
目录 一、设计任务与要求 (1) 二、系统整体设计方案比较与选择 (1) 三、设计与论证 (1) 1、电机运行速度设计 (1) 2、误差信号的产生 (2) 3、控制理论简单计算 (2) 四、电路设计 (2) 1、系统整体设计框 (2) 2、单元电路设计 (3) 1）可移动声源及声音接收器 (3) 2）电机驱动电路设计 (4) 3）无线收发模块 (5) 3、电源设计 (5) 五、软件设计 (6) 六、运行情况测试 (7) 1、声源速度测试 (7) 2.测试方法 (7) 3.测试数据 (7) 4.误差分析 (8) 七．设计总结 (8) 八．参考文献 (8) 九. 附录 (8) 十、结束语 (13)
声音导引系统设计与总结报告 摘要： 本文描述了声音导引系统的设计原理和实现方法。该系统由AT89S52单片机控制，双直流电机双轮驱动小车。通过NEC公司的ASSP电机控制芯片和单片机之间的串行通信实现可移动声源的运动。主控制器利用不同声音接收器间产生的误差信号，并用无线通信方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。到达目的地，发出声光信号。系统最大特点在于软件设计采用层次化、模块化的设计方法，使得复杂数学模型和控制算法得以简化和快速开发。经调试和测试，系统各项性能参数已基本达到设计指标。且本系统在设计中注意低功耗处理和力求高性价比等细节。 关键词： 声音导引 89S52单片机 ASSP芯片算法 Abstract T his system use two STC12C5A60S2 enhanced 51-series microcomputer, double dc motor drive car outfit. Through different voice signal method-the peak-trough received from various terminal, the car of distance, through wireless transmission module control vehicle, and control chip car movement, destination, a sound signal. This system in the design of low power consumption and high performance to such details.
舰载机着舰导航与定位技术 郝帅，程咏梅，马旭，王小旭 （西北工业大学自动化学院，陕西西安710072） 摘要：首先介绍了舰载机的重要性及舰载机安全着舰的困难性、复杂性，并详细论述了早期舰载机所使用的着舰技术，其中包括人工着舰引导和光学助降技术。然后对舰载机安全着舰的关键技术——舰载机导航和定位技术进行了分析，其中主要包括舰载机捷联惯导传递对准、组合导航，以及舰载机相对航母雷达的跟踪定位、视觉辅助定位等技术，并总结了目前国内外对舰载机导航和定位技术的研究成果及动态。最后，指出了舰载机着舰导航与定位技术未来的研究方向。 关键词：舰载机；着舰技术；导航与定位；视觉导航；组合导航 中途分类号：U666.1 文献标识码：A Carrier-based Aircraft Landing Navigation and Positioning Technology HAO Shuai，CHENG Yong-mei，MA Xu，W ANG Xiao-xu (College of Automation, Northwestern Polytechnical University, 710072, Xi’an, China) ABSTRACT:First, the importance of carrier-based aircraft and difficulty, complexity of safe landing technology are introduced and the early landing technique is introduced in detail, including artificial landing guidance and optical auxiliary landing technology. Then carrier-based aircraft safe landing key technology is analyzed which includes carrier-based aircraft landing navigation and positioning technology. The research content mainly includes the strapdown inertial navigation transfer alignment technology of carrier-based aircraft, integrated navigation, tracking and location of carrier-based aircraft relative to aircraft carrier radar and visual auxiliary positioning. And research result and status of carrier-based aircraft navigation and positioning are concluded. Finally, carrier-based aircraft landing navigation and positioning technology in the future is pointed out. KEYWORDS:carrier-based aircraft; landing technology; navigation and positioning; vision-based navigation; integrated navigation 1 引言 航空母舰是当今世界上拥有最强大综合战斗力的海上“钢铁堡垒”，拥有全面的作战打击能力，凭借舰载机的强大作战能力可以使舰队的作战半径扩大到数百公里，对压制敌方空中和海上力量有着重要意义。舰载机飞行员被认为是从事世界上最危险的职业，当舰载机执行完作战、训练、侦查等任务后，安全顺利着舰是件惊心动魄的工作，在广袤无垠的大海上航空母舰犹如一片树叶，所以想在有限的空间内安全着舰对飞行员个人技术及生命都是巨大的挑战。与陆基飞机着陆相比，舰载飞机在甲板上着舰更为困难，这是因为航空母舰是一个长度有限的海上浮动平台，当舰载机下滑着舰时，对垂直平面内下滑航迹控制要求很高，而气流、海面状况等一些客观不确定因素，以及航母着舰引导、飞行员驾驶等也存在主观不确定因素，这些都可能导致航迹控制不当而未能在预定着舰点着舰，最终导致着舰失败，甚至引发严重事故。 舰载机着舰过程如图1所示。图中的着舰方式为目视着舰，能见度超过5千米以上。当舰载机进行着舰时，在航母上空按长方形航线进行左回旋飞行，此时的航母位于长方形的右边线的中心，记为PL1；第二、三、四个边线中心分别记为PL2、PL3和PL4。 图1 舰载机着舰示意图 基金项目：研究得到航空科学基金资助(项目编号：20100853010)。
声音导引系统 西南科技大学姜军周仁彬丁华建 赛前辅导教师：张华文稿整理辅导教师：王姮梁艳阳 摘要：系统以A VR系列Mega88为主控模块，采用NEC的电机控制芯片MMC-1控制L298N，实现可移动声源的运动控制。主控模块通过PWM控制L298N驱扬声器发音，同时接收接收器反馈的声源位置信息，经滤波处理并计算出声源当前的位置以及得到新的运动方向后，通过PID位置控制算法控制步进电机实现可移动声源的高速高精度声音引导定位。 关键字：声音引导，运动控制，PID算法 Abstract: The designed system realizes the motion control of the mobile sound source based on main process unit (MPU) A VR Mega88 MCU and NEC’s motor control chip MMC-1 controlling L298N chip. The MPU controls L298N by PWM method to drive the speaker, receiving feedback information from the receiver, and calculate the sound source’s current location and the moving direction after information filtering. Afterward, the high-speed high precision steering control according to sound source can be implemented through the PID control for stepping motor. Keywords: guide by sound, motion control, PID algorithm. 1 系统方案设计 1.1 系统方案 根据题目的功能及参数要求，本系统基本结构示意图如图1所示。 图1 系统结构示意图 声源检测、主控模块、电机驱动及信号无线传送方式等的方案选择情况如下：1）声源检测：（方案一）用运算放大器将拾音器输出的微弱电信号放大，用LM393比较器产生方波信号，以触发单片机中断，但由于有较多的干扰信号，使音频信号无法正确提取，还会至使控制器死机。（方案二）用驻极体话筒作为拾音器，经KIA4558运算放大器前级滤波放大、KIA4558组成二阶有源带通滤波器
航母的基本常识介绍 ☆舰岛 早期航母，象英国“百眼巨人”号和美国的“兰利”号等整个舰面是平坦的飞行甲板，没有突出部分。而现代航母基本上是把舰桥、烟囱等集中在飞行甲板的一侧，好象一个小岛，它就是“舰岛”。 从飞机起降的要求上讲，航母的飞行甲板上空空无物是最理想的。但是，航母的指挥塔、飞行控制室、航海室、雷达和通信天线等又是需要高耸在甲板上的。所以，现代航母都是把这些上层建筑设计得很紧凑，集中在飞行甲板右舷的“舰岛”上，空出甲板的绝大部分来方便飞机起降。 ☆飞行甲板 飞行甲板就是航母舰面上供舰载机起降和停放的上层甲板，又称为舰面场。早期飞机由于起降速度不大，可以从军舰首部或主炮塔上部铺设的小型甲板上起飞，从舰尾的短小甲板上着舰。但现代航母都是贯通全舰的大面积的上层甲板。需要指出的是，航母的飞行甲板要比舰体宽得多。从正面看，飞行甲板从舰体上面向两舷张出，形状很
怪异。 飞行甲板要承受飞机着舰时的强烈冲击载荷，所以要用高强度钢板制成。二战时航母飞行甲板表面要铺设一层木质甲板，而现代航母的飞行甲板表面都是金属的了。 ☆直式和斜角式飞行甲板 从航母出现直到50年代初，航母的飞行甲板都是直式的。其形状为矩形，防冲网把甲板分成前后两部分；前部供飞机起飞、停放用，后部则是飞机降落区。当防冲网放下时，前后两区合二为一，舰载机就能从舰尾向前做不用弹射器的自由测距滑跑起飞了。 随着喷气式飞机的上舰，直式甲板的局限性就显露出来了。50年代初，英国海军上校卡梅尔提出了斜角甲板设想，经试验后证明它有许多优点，遂成为现代航母的标准甲板样式。 斜角甲板分为两部分。舰前部直甲板为起飞区，后半部斜角甲板为着舰区，斜直相交处形成三角形停机区。斜式甲板的斜度以斜角甲板中线与航母首尾中线夹角来表示。斜角甲板的优点是着舰飞机未能钩住拦阻索时，可马上拉起复飞而不致于与前甲板停放的飞机相撞。另外，舰载机起飞和降落可同时进行。 ☆弹射器的工作 早期的螺旋桨式飞机由于起飞速度不大，可以轻易从甲板上自行滑跑起飞，但喷气式舰载机的重量和起飞速度急剧增大，只能通过弹射器起飞了。 1950年8月，英国在“英仙座”航母甲板中线上安装了一台动
一着惊海天——目击我国航母舰载战斗机首架次成功着舰 【学情分析】 八年级的学生是第一次学习通讯，在教学中老师除了帮助学生了解新闻“六要素”以外，还需要求学生了解消息和通讯的区别，感受通讯独特的写作特点。同时八年级的学生已具备一定的阅读能力，所以要更进一步培养学生的阅读能力。 【教学目标】 ①能根据新闻的结构理清内容、层次，初步感知通讯语言的准确、简洁。 ②学习文章的写作方法，赏析文章的精彩语段。 ③培养学生的爱国热情和民族自豪感。 【教学重难点】 ①学习文章写作方法，赏析文章的精彩语段。 ②培养学生的爱国热情和民族自豪感。 【教学方法】 ①圈点勾划法：预习生字词，在文中圈点勾划重点词句。 ②查阅资料法：查阅有关辽宁舰的资料以及“航母战斗机英雄试飞员”戴明盟的资料。 ③讨论探究法：品味文章的语言特色时，运用自主、合作、探究的学习方式，来解决课堂教学中出现的教学重难点。 【教学过程】 （一）导入新课 1．老师展示辽宁舰舰载机起降视频和辽宁舰的相关图片资料。 2．同学们！在观看完我国“辽宁”舰航母舰载机首架次着舰成功的视频后，你们有什么感想呢？（学生讨论并发言） 分享完大家的感想后，老师想说我国“辽宁”舰航母舰载机首架次着舰成功的现场，记者亲身感受并记录了这一精彩感动的瞬间，让我们走进今天的课文《一着惊海天》，一起去感受我们祖国伟大的军事力量。 （二）整体感知 1．教师检查预习情况
（1）学生对重点字词的落实情况。 （2）学生对课文的预习效果以及相关资料的查阅情况。 2．学生快速浏览课文，用简明的语言概括本文的主要内容。 讨论并归纳：本文记叙了我国“辽宁”舰航母舰载战斗机首架次着舰试验并取得重大成功的过程。 3．能根据新闻的结构理清内容、层次，初步感知通讯语言的准确、简洁。 （1）（1—4）：介绍了时间、地点及事件的重要意义和风险。 （1—2）：检查甲板，做好着舰前最后一次准备。 （3—4）：交代这次舰机着舰的重要意义和风险。 （2）（5—19）：详细报道了舰载机成功着舰的过程。 （5—16）：记叙了舰、机默契配合。 （17—19）：展现了舰载机成功着舰。 （3）（20—27）：描写了舰载机着舰成功的重大意义以及人们的激动喜悦心情。 （三）问题探究： 1．声如千骑疾，气卷万山来。惊心动魄的一幕出现了：9时08分，伴随震耳欲聋的喷气式发动机的轰鸣声，眨眼之间，舰载机的两个主轮触到航母甲板上，机腹后方的尾钩牢牢地挂住了第二道阻拦索。刹那间，疾如闪电的舰载机在阻拦索系统的作用下，滑行数十米后，稳稳地停了下来。（试从表达技巧和表达效果的角度来进行赏析） 答案示例： （1）运用细节描写，生动形象地描写舰载战斗机着舰时的情景。 （2）运用对偶和比喻的修辞手法，“声如千骑疾，气卷万山来”生动形象地表现了战斗机着舰时的浩大声势，同时增强文章气势，具有感染力。 思路解析：此句的解析可以从两个方面来进行分析：一是表达技巧，抓住本句的一些关键词进行赏析：从“震耳欲聋”、“轰鸣”、“眨眼之间”、“刹那间”、“疾如闪电”等可以看出作者主要运用了细节描写，从“声如千骑疾，气卷万山来”可以看出作者运用了对偶、比喻的修辞手法。二是分析其表达效果。细节描写的作用在于生动地展示，增强语言的感染力。对偶和比喻的运用在于增强文章气势和使描写生动形象。 2．某大国一名上将曾说：“我们可以把航空母舰送给你们，但是，十年之内，你们不可能让舰载机上舰！”（试从表达效果的角度分析此句在全文中的作用） 答案示例：运用引用的修辞，表现出某国上将对我国海军建设的歧视，暗示当时我国航母舰载机着舰面对的困难之大，同时这也更加激发了我国科研人员自主创新、为国争光的斗志，
目录 一、系统方案 1.声源S位置的计算 2.声音的收发与处理 3.无线收发模块 4.电机控制模块 5.声音收发系统的选择与制备 6.声光显示模块 二、系统的设计与实现 三、测试结果 四、结果分析 五、结束语 参考书目
声音引导系统（B题） 摘要：本系统以两片STC89C52RC做为控制核心，采用小音箱作为声源，能实现声源的大功率输出。用驻极体麦克风作为接收器并经过放大电路及三极管开关电路实现有声音时输入单片机高电平的目的，从而实现距离差的判断。采用机械波式无线收发模块，实现两个单片机的数据传送。 关键词：声音引导，STC89C51，ASSP控制芯片，驻极体麦克风 一、系统方案 1.声源S位置的计算 方案一：以A为原点，AB、AC分别为x轴、y轴建立坐标系。当S发出声音信号后，分别经过Δt1、Δt2、Δt3到达A、B、C三点并接收，经过一定的处理后可以计算出SA与SB、SA与SC得距离差ΔL1、ΔL2，可知其为两条双曲线。这样只通过发射一次声波信号就能计算出曲线的轨迹，得到交点，即当前声源S所在的坐标位置。这样理论上小车就能够直接走到W点。但此种方案对CPU的要求太高，运算时间长，容易导致单片机故障。 方案二：在ABC三点的接收信号传到单片机B，声源的控制CPU为单片机A。当系统启动时，单片机A开始计数同时发送指令时单片机B也开始计数。从声源发出声音道单片机B接收到声音经过了时间T，利用s=vt就可以得出声源到ABC的距离了。从而确定声源的坐标。此方案可以较精确的得出声源距ABC各自的距离，但所用的硬件设备较多，整系统的调试繁琐。 方案三：先忽略SA与SC之间的距离差。只比较SA与SB的距离差，当差为正时，小车向A的方向走，当为负时小车向B的方向走。当走到OX线时SA与SB得差为0，声源在原地停止5s~10s，然后比较SA与SC得距离差，操作同上。这样就可以使声源走到W处。此方案配合利用实时控制算法PID可以达到较好的效果，而且程序量小，所需的硬件设备很少。 方案选择：经过以上比较，我们选择了方案三。 2.声音的收发与处理 在A、B、C处分别放置三个麦克风A、B、C用以接收声音信号。 方案一：采用音频运放再经过施密特整形后进行逻辑运算的方法，进行相位差的计算。这样就能通过相位差来计算SA、SB、SC之间的距离，进而通过比较哪个大来进行相应的电机控制。 方案二：通过比较A、B及A、C接收到信号的时间差的正负来判断S距A、B、C哪个更远些，进而控制电机往相应的位置行走。此方案不需要很多的外围电路及程序设计，且可行性高。缺点是比较难达到比赛所要求的平均速度。 方案选择：鉴于硬件准备的不足及相应知识的缺乏，我们选择了方案二，以实现声源能够到达W点为最高目的。 3.无线收发模块 方案一：采用电磁波作为无线传输方法，如采用APC200A-43。APC200A-43模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块，其嵌入高速单片机和高性能射频芯片。采用高效的循环交织检错编码，抗干扰和灵敏度都大大提高，最大可以纠24bits连续突发错误。但其价格特高，如果邮购每片达100元，且程序调试复杂，烧写困难。 方案二：采用机械波作为无线传输的方法，即通过声波。让单片机B控制音响发声作为无线信号，在移动声源S上也安装一个麦克风作为无线接收装置。当SA和SB相等时，由单片机B控制的音响发声，使单片机A上的麦克风接收到信号，电机停止转动。
对于航母来说，雷达无异于是这个海上巨无霸的千里眼。除了预警机、战斗机、无人机等空中平台装备的机载雷达，航 母自身也装备了数量不菲的各型雷达，如对空警戒雷达、火控雷达、引导雷达（空中管制雷达）、导航雷达等。 航母是一个不断移动的海上机场。与陆上机场相比，舰载机起降甲板尺寸小且具有多个运动自由度，海上缺少地标，再加上环境条件十分恶劣，所有这些造成舰载机在航母飞行甲板上的运作难度重重。因此，航母引导雷达对于舰载机来说，意义非同一般，也更引人关注。 美国：体系完善，技高一筹 在所有拥有航母的国家中，美国航母装备的舰载机引导雷达无疑最为完善。无论是现役“企业”号航母，还是“尼米兹”级航母，负责空中管制引导的雷达主要有4部：2部AN/SPN-46雷达，1部AN/SPN-43C 雷达，1部AN/SPN-41雷达。另外还有1部AN/URN-25“塔康”（TACAN ）。 此前退役的“小鹰”级航母舰载机引导雷达也是上述配置，雷达型号基本相同，所不同的是安装了AN/SPN-43A 雷达，为AN/SPN-43C 雷达的早期型号。 SPN-43C 是一种空中交通管制雷达，能够为舰载机起飞和着舰提供可靠的雷达空中交通管制。该型雷达以常规监视方式工作时，在水平面至9144米高度范围内提供93千米距离范围内的数据，对低空飞 机跟踪的最小作用距离是228米。通过三脉冲旁瓣压缩型敌我识别系统，可对飞机提供可靠的识别，不仅识别出敌我属性，更主要的是识别出飞机类型，以便于各种飞机准确着舰。 SPN-46雷达是一种精确进场着陆系统，可提供 跨波段信号（它是一种双波段雷达）和高精度飞机跟踪信息，能够全天候同时自动控制2架飞机着陆进场，主要负责航母周围7千米的近距离着陆控制区域。该型雷达有自动、半自动和手动等三种工作方式，飞行员可根据情况选择不同的工作方式。 SPN-41雷达是一种舰载机进场辅 助系统，能够为进入到本舰雷达着陆系统范围内，或与本舰光学着陆系统建立视距联系的舰载机，提供精确的飞行路径信息。该雷达拥有两个独立的发射机：方位角发射机位于舰尾，处在着舰跑道甲板中心线下方；仰角发射机处于舰岛后方的飞行甲板上面，可提供滑行倾斜度信号。在舰载机上，装有AN/ARA-63接收机，接收信息并进行译码，然后将角度信息显示在双针指示器上，其中垂直针指示方位信息，水平针指示仰角信息。 “塔康”是战术空中引导系统的简称，由美国于1955年研制成功，后被法国、德国、英国、加拿大、日本、韩国等广泛使用，主要为舰载机提供从几十千米 到几百千米距离范围内的导航，保障飞机按预定航线飞向目标，机群的空中集结，以及在复杂气象条件下引导飞机归航和进场等。 舰载机在航母上的起降实际上要复杂得多。设想一下，当数十架舰载机在执行完任务之后，返回航母准备降落时，其中有的飞机燃油即将用完，有的飞机因故障必须提前降落……为此，美国海军专门在航母上设置了空中交通管制中心，位于甲板之下，而且在甲板上还有着舰信号官。下面以舰载机着舰来简述航母引导雷达的使用。 当舰载机从作战空域返回航母时，首先要接到来自E-2C 预警机的指示信息，包括距所属航母的位置、周边空中交通状况等信息。如果舰载机驾驶员发现自己的飞机出现燃料不足或机械故障，可直接与航母通话， 使航母调整着舰顺序。另外 ■美国CVN75“杜鲁门”号航母飞行甲板上数量众多、各种各样的飞机。 这些表面上看似凌乱的飞机，在指挥控制系统和舰载机引导雷达的协调下，其实在有序地完成各自的任务 ircraft Carrier A [文章编码0811] Ordnance Knowledge 56
航空母舰的主要装置
起飞装置
蒸汽弹射起飞使用一个平的甲板作为飞机跑道。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。目前只有美国具备生产这种蒸气弹射器的成熟技术。在工作原理上，蒸汽弹射器是以高压蒸汽推动活塞带动弹射轨道上的滑块，把与之相连的舰载机弹射出去的。它体积庞大，工作时要消耗大量蒸汽，功率浪费严重，只有约6%的蒸汽被利用。为制造和输送蒸汽，航母要备有海水淡化装置、大型锅炉和无数管线，工作维护量惊人。它的最大缺陷在于因为弹射功率太大而无法发射无人机，现役的无人机因为重量轻，在弹射时机体会被加速度扯碎。
?? 蒸汽弹射起飞
蒸汽弹射有两种弹射方式：
一种是前轮牵引式弹射，美国海军1964年试验成功。舰载机的前轮支架装上拖曳杆，前轮就直接挂在了滑块上，弹射时由滑块直接拉着飞机前轮加速起飞。这样就不用8－10甲板人员挂拖索和捡拖索了。弹射时间缩短，飞机的方向安全性好，但这种舰载机的前轮要专门设计。美国海军核动力航母都采用了这种起飞方式。&nb sp;
另一种是拖索式弹射，顾名思义，就是用钢质拖索牵引飞机加速起飞，这种弹射方式比较老，各方面都不如前者好，目前只有法国的“克莱蒙梭”级航母使用。拖索式弹射时，甲板人员先用钢质拖索把飞机挂在滑块上，再用一根索引释放杆把其尾部与弹射器后端固定住。弹射时，猛力前冲的滑块拉断索引释放杆上的定力拉断栓，牵着飞机沿轨道迅速加速，在轨道末端把飞机加速到直起飞速度抛离甲板，拖索从飞机上脱落，滑块返回弹射器起点准备下一次工作。& nbsp;
斜板滑跳起飞
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斜板滑跳起飞
有些航空母舰在其甲板前端有一个“跳台”帮助飞机起飞，即把甲板的前头部分做成斜坡上翘，舰载机以一定的尚未达到其飞速度的速度滑跑后沿着上翘的斜坡冲出甲板，形成斜抛运动，在刚脱离母舰的一段（几十米）距离内继续在空中加速以达到起飞速度。这种起飞方式不需要复杂的弹射装置，但是飞机起飞时的重量不如蒸汽弹射起飞，使得舰载机的载油量、载弹量、航程以及作战半径等受到一定的制约。英国、意大利、印度和俄罗斯等国由于技术限制，无法研制真正在技术和工艺上过关的蒸汽弹射器，所以只能在本国航母上采用滑翘甲板。采用滑跃起飞舰载机的航空母舰在载机起飞时都必须以20节（36公里/小时）以上的速度逆风航行，以加大载机相对速度来帮助舰载机起飞。
垂直起飞
垂直起飞技术顾名思义就是飞机不需要滑跑就可以起飞和着陆的技术。它是从20世纪50年代末期开始发展的一项航空技术。英国、美国、俄罗斯的一些航空母舰采用这种技术。
使用垂直起降技术的飞机机动灵活，具有常规飞机无可比拟的优点：
首先，具有垂直起降能力的飞机不需要专门的机场和跑道，降低了使用成本。其次，垂直起降飞机只需要很小的平地就可以起飞和着陆，所以在战争中飞机可以分散配置，便于伪装，不易被敌方发现，大大提高了飞机的战场生存率。最后，由于垂直起降飞机即使在被毁坏的机场跑道上或者是前线的简易机场上也可以升空作战，所以出勤率也大幅提高，并且对敌方的打击具有很高的突然性。
但使用垂直起降技术的飞机同时也有许多重大的缺点：
首先是航程短，由于要实现垂直起降，飞机的起飞重量只能是发动机推力的83%-85%，这就使飞机的有效载荷大大受到限制，影响了飞机的载油量和航程。同时，飞机垂直起飞时发动机工作在最大状态，耗油量极大，也限制了飞机的作战半径。例如“鹞”式飞机的载重量为1060千克时，作战半径只有92公里。所以在实际使用中，“鹞”式飞机尽量使用短距起飞的方式，以延长飞机的航程。因此，垂直起落
目录 什么是5.1声道？........... 相信很多人都不太了解！ .. (2) 5.1声道表现的效果为： (2) 那么我们要怎样实现完整的5.1声道效果呢？ (2) 5.1声道音响设备包括： (2) 怎么识别播放设备是否支持5.1声道？ (2) 5.1音箱连接： (3) 5.1摆放示意图： (4) Realtek HD音频管理器声卡设置（5.1调试设置）： (4) 1、调出Realtek HD音频管理器 (4) 2、XP系统下Realtek HD音频管理器面板： (4) 3、WIN7/WIN8系统下Realtek HD音频管理器面板： (6) 哈曼卡顿5.1试音碟 (6) nrg文件播放方法 (7) Realtek声卡型号及驱动 (7) 声音设置原理： (8)
什么是5.1声道？........... 相信很多人都不太了解！ 5.1声道是指中央声道，前置左、右声道，后置左、右环绕声道，以及所谓的0.1声道重低音声道。 5.1声道表现的效果为： 中央声道喇叭，负责再生配合屏幕上的动作，大部分时间它是负责人物对白的部分；前置左、右声道喇叭，则是用来弥补在屏幕中央以外或不能从屏幕看到的动作及其他声音；后置环绕音效喇叭是负责外围及整个背景音乐，让人感觉置身于整个场景的正中央。万马奔腾的震撼、飞机从头顶呼啸而过的效果，就是由它所赐；而马达声、轰炸机的声音或是大鼓等震人心弦的重低音，则是由重低音喇叭一手包办。这套系统的优点在于可获得更清晰的前面声音、极好的音场形象和更宽阔的音场以及真实的立体环声，从而可以聆听到前所未有的背景中的细微声音移动。 那么我们要怎样实现完整的5.1声道效果呢？ 首要条件是要有一套5.1声道音响设备。其次是播放设备支持5.1声道（大多电脑和播放器都支持），最后是有带5.1音效的音源（高清无损或蓝光电影，3D游戏，无损音乐等）。 5.1声道音响设备包括： 2个前置音箱、2个后置音箱、1个中置环绕、 1个重低音炮，这五个声道相互独立，其中“.1” 声道，则是一个专门设计的超低音声道。 如：漫步者R151T(低端) ￥299元; 漫步者R351T07(中低端) ￥599元; 漫步者R501TIII (中端) ￥899元; 漫步者C6XD(中端) ￥1399元; 漫步者DA5100(中高端) ￥1799元; 漫步者S5.1Pro（高端无解码）￥2999元; 漫步者S5.1MKII（高端支持解码）￥3799元. （价格为现阶段全国统一网络售价，在此感谢天猫毅飞数码专营店技术支持。） 怎么识别播放设备是否支持5.1声道？ 电脑识别：
舰载机进舰着舰过程仿真建模_王延刚 收稿日期：2007-07-17 修回日期：2008-11-24 第20 卷第24 期系统仿真学报 摘要：航母—舰载机—起落架，多体动力学系统，进舰着舰系统仿真模型，驾驶员和LSO 的行为特征，考虑风场扰动，海浪等因素。该模型不仅适于航母-舰载机适配性问题，还可研究进舰着舰任务中LSO 对驾驶员行为的影响。通过仿真示例验证该模型的合理性和可行性。引言：首先介绍舰载机进舰着舰的基本过程，并从飞行动力学的角度出发，阐述涉及的相关问题，然后对仿真系统各模块进行分析，并提出相应建模方法，最后给出数字仿真结果，以验证其合理性。 1、舰载机进舰着舰过程描述 ?菲涅尔透镜光学助降系统（Fresnel Lens Optical Landing System, FLOLS）； ?舰载机沿下滑道保持大约-3.5°的航迹角下滑； ?平行于下滑道的5层光束，最中间为橙色，为理想航迹； ?LSO综合甲板运动、飞机特性、驾驶员技术要求调整飞行状态或者复飞。 ?常规飞机着陆：拉平；舰载机：助降系统引导，撞击式着舰，通过拦阻系统强制飞机在50——70m内减速止动，有时LSO警告驾驶员做逃逸机动。 2、建模方法 2.1航母运动建模 ?海上运动包括前向行驶运动和海浪造成的扰动运动，工程实践中，前者按定常直线运动处理，而后者采用平稳随机过程理论描述。 ?文献[10]提供一种拟合窄带平稳随机过程频谱的实用有效的工程方法——成形滤波器法，以白噪声输入一个拟合的航母运动近似传递函数，得到航母扰动运动，再叠加航母行驶运动最终得到用于仿真的舰船运动。 图1舰载机着舰示意图 2.2航母扰流建模 ?航空母舰扰流的模拟方式有频域法、数据库法和工程化方法三种，仿真模拟较为普遍采用的是第三种方法。 ?该方法主要是根据航母扰流的物理特性和成因建立模型，以美军标1797A推荐的模型较为完善，给出的航母舰尾流（包括稳态分量、自由紊流分量、周期性分量以及随机分量）扰动速度的空间分布，能满足工程需要。 ?航母舰尾流（包括稳态分量、自由紊流分量、周期性分量以及随机分量），同舰尾流对舰载机着舰轨迹和动态响应的影响研究_胡国才中舰尾流模型一致。
电子设计竞赛 声音导引系统 作者：王一鸣范春辉陈昌曼 设计单位：天津工业大学2009年9月5日
声音导引系统 摘要：简易智能电动车由一个电动玩具车改造而成。系统的控制部分以单片机为核心，步进电机为驱动装置，通过发出周期性脉冲音频信号，对A，B，C，三个声音接收器的信号的采集、分配，处理，并反馈至电动车的核心单片机部分，进而实现功率放大，反馈所需要的执行命令至步进电机，较好地实现了电动车的驱动及转向电机的运动控制和相关信息的处理和声光显示。 关键词：电动车，传感器，驱动控制，无线语音收发，音频引导，液晶显示，声控功能
本系统要求设计并制作一声音导引系统，示意图如图1所示。 图1 系统示意图 S 可移动声源 图中，AB与AC垂直，Ox是AB的中垂线，O'y是AC的中垂线，W 是Ox和O'y的交点。 声音导引系统有一个可移动声源S，三个声音接收器A、B和C，声音接收器之间可以有线连接。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离Ox线（或O'y线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。 可移动声源运动的起始点必须在Ox线右侧，位置可以任意指定。1．基本要求
（1）制作可移动的声源。可移动声源产生的信号为周期性音频脉冲信号， 如图2所示，声音信号频率不限，脉冲周期不限。 （2）可移动声源发出声音后开始运动，到达Ox 线并停止，这段运动时间 为响应时间，测量响应时间，用下列公式计算出响应的平均速度，要求平均速度大于 5cm/s 。 （3）可移动声源停止后的位置与Ox 线之间的距离为定位误差，定位误差小于3cm 。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox 线左侧的距离小于5cm 。 （5）可移动声源到达Ox 线后，必须有明显的光和声指示。 （6）功耗低，性价比高。 2．发挥部分 （1）将可移动声源转向180度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求。 （2）平均速度大于10cm/s 。 （3）定位误差小于1cm 。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox 线左侧距离小于2cm 。 （5）在完成基本要求部分移动到Ox 线上后，可移动声源在原地停止5s ～ 10s ，然后利用接收器A 和C ，使可移动声源运动到W 点，到达W 点以后，必须有明显的光和声指示并停止，此时声源距离W 的直线距离小于1cm 。整个运动过程的平均速度大于10cm/s 。 图2 信号波形示意图 可移动声源的起始位置到Ox 线的垂直距离 响应时间 平均速度＝
2014年6月第3期现代导航?175? 航母着舰引导系统标校方法研究 钟兴泉 （中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068） 摘 要：阐述了对航母着舰引导系统进行标校的意义和标校测试规程，针对海上动态飞行检验的需求，描述了动态标校基准系统的实现方法。 关键词：航空母舰；着舰引导系统；海上动态飞行检验；基准系统 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7976-(2014)03-175-04 Research on Calibration Method for Aircraft Carrier Landing System ZHONG Xingquan Abstract: This paper expounds the significance and the calibration test operating procedures for calibration of aircraft carrier landing system. Aiming at the dynamic fly-checking requirements, the implementation method of dynamic calibration datum reference system has been described. Key words: Aircraft Carrier; Carrier Landing System; Dynamic Fly-Checking on Sea; Datum Reference System 0 引言 航空母舰是世界上最为危险的作业机场，舰载机着舰被喻为"刀尖上的舞蹈"，具有极大的危险性，舰载机着舰引导系统是航母航空保障系统的重要组成，其性能是决定航母编队战斗力的关键。对着舰引导系统进行标校，评估系统性能，并对系统进行校准，是舰母着舰引导系统安全可靠工作的重要保障。 1 航母着舰引导系统介绍 为了提高飞机着舰的安全性，降低事故率，并满足着舰的不同工作模式，着舰引导系统技术得到迅速发展，出现了多种多样的助降设备和着舰系 收稿日期：2014-03-17。钟兴泉（1981—）：福建人，工程师，研究方向为导航系统总体、天线的设计。统。纵观世界航母上装备的着舰引导系统，有以着舰引导雷达（AN/SPN-46）、光电着舰系统（VISOL）、甲板进场着舰激光系统（DALLAS）等为代表的舰面主动系统，这些着舰引导系统的舰-机相对位置均从舰面解算得出，并可通过数据链上传至舰载机；还有以仪表着舰系统（AN/SPN-41）、卫星导航着舰系统（海基型JPALS）为代表的机上主动系统，这些着舰引导系统的舰-机相对位置从机上解算得出；除此之外，还有以菲涅尔透镜光学助降系统（FLOLS）、激光目视助降系统（ICOLS）为代表的供飞行员目视着舰的光学助降系统等。这些着舰引导系统的技术体制不同，有的采用光学技术，有的采用无线电，在覆盖范围、引导精度等性能指标上也有较大区别。 种类繁多的着舰引导系统为航母助降装备提供了丰富的选择。实际上，每一艘航母的着舰引导系统都是一个综合的复杂的多重保障系统，一般是由多个非相似的、互为备份的舰面主动系统和机上主动系统组成的。舰面主动系统可以实现口令、仪
简单说一下舰载机着舰的过程 为了保证舰载机能够正确的返航和着舰，一般航母都配备有战术空中导航系统、空中交通管制系统和着舰引导系统多个系统，对舰载机进行引导，在现代航母上，这些系统已经能够通过数据总线有机相接，形成综合导航和引导系统，同时还可以与航母编队指挥与战术数据处理系统进行联接，实现资源的共享和作战、归航等作业的更好的协调，一航而言，航母的战术空中导航系统在300公里左右为归航的舰载机提供指挥引导，到了距离母舰100公里处，由空管雷达接手，对返航的飞机进行编组，确定着舰的顺序，然后舰载机进入等待着舰阶段，舰载机按进场队形逆航母前进方向平行于航母的右舷飞行，然后转弯飞跃舰艏，转入顺风段，一直到距离航母大约30公里，在这个阶段由航母上的战术空中导航系统进行引导，到达距离母舰大约10公里处，由舰上的自动着舰系统开始引导，一直到距离母舰大约3公里处，进入舰上光学助降系统工作区域，然后据此着舰，由此可见舰载机着舰短短数分钟内，涉及到众多的系统、人员，要想相关系统和人员能够快速、熟练的工作，需要频繁的训练和演练。 舰载机着舰基本方式是目视方式，主要用于晴朗气象、能见度好的情况下，飞行员进入等待区后，由航母飞行指挥控制室引导，进入等待航线，这个航线是一个直径为5海里的逆时针圆形航线，不同的飞机等待高度不同，最低的等待高度大约在600米左右，舰载机每次经过航母上空的时候，与着舰指挥官进行联系，以便获得着舰许可，考虑到有些飞机执行任务回来后有可能燃料不足，所以在高空还安排了加油机给燃料不足的飞机进行空中加油，在接收到着舰的命令以后，舰载机在距离母舰10公里左右的地方脱离等待航线，高度下降到300米左右，航母后方5公里处进入着舰航线，然后根据着舰飞机的多少，以水平转弯曲或者盘旋动作进入下滑航线，进入下滑航母前，舰载机需要关闭武器系统，确认飞机的重量符合航母着舰的标准，然后打开减速板、放下拦阻钩及起落架等，表示要着舰，飞机在航母左侧一海里外，再次转弯，到达着舰中心延长线的后方，进入光学助降系统的工作范围，然后开始下滑降落。如果气象不佳，如云层高度较低，那么飞机在进入航母战术空中导航系统的作用范围后，由后者进行引导至距离航母大约15公里处，如果能够目视发现航母，则转入目视着舰方式，如果气侯条件恶化，则进入全自动着舰系统引导模式。在这个模式下，可以允许舰载机的方位与母舰有大约30度的偏离，等待航线飞行大约需要6分钟，其中两个180度转弯需要1分钟，两边飞行各需要2分钟，当飞机被航母精密跟踪转达截获以后，即 可转入全自动引导着舰模式。 自动着舰系统有多种工作模式，可以供飞行员或者着舰指挥官进行选择或者切换，其中模式1是全自动着舰模式，它是利用数据链联接航空母舰和舰载机，由后者根据前者传递来的信息进行自动着舰，需要指出的是航母自动着舰的控制信息不是由航母上的作战中心发出的，而是由航母空中交通控制中心负责，目前美国航母空中交通控制中心凭借数据链可以同时控制2架飞机在相隔30秒钟内相继在航母上着舰，需要指出的是美国航空自动着舰系统采用的数据链并不是现在美国海军和空军大量装备的LINK-16，而是上一代LINK-4A型数据链，并且在工作中中使用LINK-4A的单向通信模式，实际上美国研制数据链的最初目的就是为自动着舰配套，随着LINK-16数据链的完善和发展，预计2015年以后，LINK-4才会完全被LINK-16所替代。模块2与模式1基本上相同，只是在距离母舰1公里左右之后，舰载机开始接受光学助降系统的引导，模式3属于所谓的半自动着舰方式，在这种方式下，自动着舰系统与舰载机的自动着舰系统并不交联，而是通过仪表或者显示器向飞行进行显示相关数据，由飞行员根据这些信息操纵飞机下滑着舰，最后一种是人工方式，由着舰指挥官观察雷达显示屏，对舰载机位置进行确定，然后获得舰载机的方位和高低角误差，然后用语音告诉飞行员进行修正，直到转动光学助降系统的工作范围，进入新世纪美国海军对于自动着