使用環(huán)境對(duì)艦載飛機(jī)重量的影響研究

馬界祥，段瓊，王丑丑

（中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，西安710089）

環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)與分析

使用環(huán)境對(duì)艦載飛機(jī)重量的影響研究

馬界祥，段瓊，王丑丑

（中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，西安710089）

目的尋求艦載飛機(jī)與陸基飛機(jī)的重量關(guān)系，評(píng)估在艦面使用環(huán)境條件下艦載飛機(jī)的增重代價(jià)。方法根據(jù)重量設(shè)計(jì)分析方法，確定研究對(duì)象，建立艦載機(jī)、陸基飛機(jī)的主要特征重量分析函數(shù)，求解函數(shù)中的相關(guān)參量，進(jìn)而計(jì)算艦載機(jī)相對(duì)陸基飛機(jī)的重量增量。結(jié)果相同空機(jī)重量時(shí)，艦載機(jī)比陸基飛機(jī)的最大起飛重量要減小11.3%～12%；相同最大起飛重量時(shí)，艦載機(jī)比陸基飛機(jī)的空機(jī)重量要增大12.1%～12.9%。結(jié)論基于重量函數(shù)的綜合分析方法，可以全面考慮使用環(huán)境條件對(duì)艦載機(jī)重量影響的諸要素，其分析結(jié)果能夠滿足艦載機(jī)重量設(shè)計(jì)分析的需要。

艦載飛機(jī)；陸基飛機(jī)；使用環(huán)境；重量函數(shù)

艦載飛機(jī)是以航空母艦為基地進(jìn)行起降、使用、維護(hù)、存放的飛機(jī)。由于使用環(huán)境條件的限制，艦載飛機(jī)除要滿足陸基飛機(jī)的要求外，還應(yīng)滿足艦面使用條件的特殊要求：其一是在艦面起降、存放、保障等的適配性要求，其二是海上環(huán)境條件下的使用要求。由此也構(gòu)成了艦載機(jī)有別于陸基飛機(jī)的獨(dú)特研制標(biāo)準(zhǔn)。

艦載機(jī)使用環(huán)境的特殊性，使其與陸基飛機(jī)在總體設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等方面存在較明顯的設(shè)計(jì)差異，如總體方案與翼載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)推力與抗進(jìn)氣畸變能力、結(jié)構(gòu)承受艦面起降沖擊載荷及幾何尺寸適配性與抗腐蝕能力、系統(tǒng)的附加功能及電磁兼容性等。因而艦載機(jī)的設(shè)計(jì)使用要求更為嚴(yán)酷，其翼載荷、推重比發(fā)生變化，飛機(jī)重量也將隨之變化，致使重量設(shè)計(jì)成為其成功研制的關(guān)鍵。

當(dāng)前艦載機(jī)與陸基飛機(jī)的重量關(guān)系研究引起了高度關(guān)注，常采用的一種研究方法是：以付出的重量代價(jià)為基礎(chǔ)，分析陸基飛機(jī)演化為艦載機(jī)時(shí)其更改變化部分的總體重量增長(zhǎng)因子，進(jìn)而求出艦載機(jī)相對(duì)陸基飛機(jī)的凈增重[1]。另一種方法是對(duì)艦載機(jī)的主要增重要素逐一分析，通過(guò)進(jìn)一步分析修正獲得其重量增加量，但一般僅限于對(duì)具體機(jī)型的詳實(shí)分析[2]。也有進(jìn)行艦載機(jī)總體參數(shù)與使用條件的優(yōu)化分析，以探討艦載機(jī)設(shè)計(jì)的最小重量代價(jià)[3]。

文中通過(guò)建立艦載機(jī)、陸基飛機(jī)各自主要特征重量間數(shù)學(xué)關(guān)系的分析方法，引入設(shè)計(jì)分析條件，確立艦載機(jī)、陸基飛機(jī)間的重量變化量。該分析綜合考慮了使用環(huán)境條件對(duì)艦載機(jī)重量影響的各相關(guān)要素，剝離了某些現(xiàn)有機(jī)型改為艦載機(jī)時(shí)附加的與艦面使用無(wú)關(guān)的設(shè)計(jì)更改，其方法和結(jié)果對(duì)艦載機(jī)重量設(shè)計(jì)、改型設(shè)計(jì)和重量技術(shù)研究具有重要使用價(jià)值。

1 使用環(huán)境條件

艦載機(jī)在航母上的起飛和降落不但受航母自身?xiàng)l件的限制，而且也受很多其他條件的制約。如海上環(huán)境、天氣、海況、電磁環(huán)境等，從而導(dǎo)致了艦載機(jī)與陸上起降飛機(jī)的顯著差異。

艦載機(jī)的起降平臺(tái)——航空母艦，是海上六自由度運(yùn)動(dòng)的艦體，艦體雖然龐大，但是可供艦載機(jī)起飛、著艦的跑道長(zhǎng)度極其有限。目前世界上大型的航母甲板總長(zhǎng)度也不過(guò)三百多米，而能夠供艦載機(jī)起飛、著艦使用的只有其中的100 m左右，起降條件嚴(yán)酷、精度要求高。同時(shí)，艦載機(jī)彈射起飛/著艦攔阻引起的縱向/法向過(guò)載是陸基飛機(jī)的3～4倍。

在艦載飛機(jī)彈射起飛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道靠近彈射滑軌，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)吸入彈射器泄露的過(guò)熱蒸汽，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)喘振裕度大大降低或進(jìn)入喘振狀態(tài)。其次，航母航行時(shí)各部分帶出紊流，造成進(jìn)氣壓力畸變，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性及飛機(jī)氣動(dòng)特性造成不利影響。艦載機(jī)還要在航母上完成各種艦面操作，航母空間尺寸對(duì)其造成限制。航母機(jī)庫(kù)的面積、甲板艙門和升降機(jī)的尺寸，都成為限制艦載機(jī)外形設(shè)計(jì)的因素，否則飛機(jī)將無(wú)法在艦上使用。其維護(hù)、裝彈等操作也不像陸基飛機(jī)那樣方便。

艦載機(jī)長(zhǎng)期受海上高溫、高濕、高鹽霧、霉菌等嚴(yán)重腐蝕環(huán)境，以及大風(fēng)、艦上煙囪和飛機(jī)排出的廢氣中所含的硫、氮、氧化物、氯化物、硫酸鹽等對(duì)機(jī)體的危害。廢氣與海洋煙霧組合成pH值達(dá)到2.4～ 4.0范圍的高酸性潮濕液膜。在這樣的外界環(huán)境下，對(duì)機(jī)體、系統(tǒng)、設(shè)備均會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕，如點(diǎn)蝕、絲狀腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和氫脆[4]等。海浪會(huì)引起航母橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩、垂蕩運(yùn)動(dòng)，以及艦首的上洗氣流、艦尾的尾流等，會(huì)對(duì)飛機(jī)飛行姿態(tài)、操穩(wěn)特性、起飛著艦的精準(zhǔn)度等產(chǎn)生影響[5]。飛行甲板附近存在的甲板風(fēng)、空氣渦流、海霧等造成的低能見(jiàn)度，以及雷暴天氣、海鳥(niǎo)等因素的影響，會(huì)威脅飛行安全[6]。

航母上工作空間小、功能復(fù)雜、電子設(shè)備密集，艦上設(shè)置有大量的指揮、控制、導(dǎo)航、探測(cè)、通信等設(shè)備，其電磁環(huán)境非常復(fù)雜。艦載機(jī)位于艦面上時(shí)，離這些大功率的電磁輻射源很近，機(jī)上的電子系統(tǒng)極易受到外界的干擾。同時(shí)飛機(jī)自身因艦面起降、使用而增配了相應(yīng)的電子設(shè)備，以及艦上密集存放、工作的不同機(jī)型之間的電磁干擾，將不可避免地處于強(qiáng)電磁環(huán)境下。

總而言之，艦面環(huán)境、海上環(huán)境、電磁環(huán)境構(gòu)成了艦載機(jī)特殊的設(shè)計(jì)、使用條件與要求。

2 對(duì)飛機(jī)的影響因素分析

針對(duì)艦載機(jī)的使用環(huán)境條件，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，艦載機(jī)的安全彈射起飛標(biāo)準(zhǔn)為：艦載機(jī)由離艦轉(zhuǎn)入爬升過(guò)程中最大下沉量不得大于10 ft（3 m）；下沉量最低點(diǎn)應(yīng)保持不小于0.04 g～0.065 g的縱向加速能力。復(fù)飛要求為：當(dāng)飛機(jī)攔阻鉤掛攔阻索失敗后，要立即復(fù)飛，在預(yù)定的復(fù)飛操縱下，飛機(jī)通過(guò)航母艦尾時(shí)的高度應(yīng)達(dá)到安全余量的要求。即飛機(jī)在著艦重量狀態(tài)下開(kāi)始加速，在5～8 s內(nèi)，具有從著艦狀態(tài)進(jìn)入比原來(lái)下滑軌跡高15 m的新下滑道上的能力[7]。

艦載機(jī)要在航母甲板上起降，必須具備優(yōu)良的飛行品質(zhì)。其在小速度飛行時(shí)的安定性和操縱性必須滿足在艦上起降的要求。在艦上起降過(guò)程中，飛機(jī)的速度較小，而飛機(jī)的舵面操縱效率又與飛行速度直接相關(guān)，舵面效率隨速度的減小而降低。當(dāng)受到使用環(huán)境條件影響時(shí)，如果飛機(jī)的安定性以及各活動(dòng)翼面的操縱能力不足，將難以確保精確、穩(wěn)定的飛行。因此艦載機(jī)對(duì)起飛、降落和小速度機(jī)動(dòng)的飛行品質(zhì)要求尤為苛刻。

為滿足環(huán)境條件、安全起飛的標(biāo)準(zhǔn)、復(fù)飛及飛行品質(zhì)要求，在艦載機(jī)總體設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮所有相關(guān)的約束條件，必須在各設(shè)計(jì)要求之間進(jìn)行權(quán)衡。經(jīng)綜合分析，上述因素對(duì)艦載機(jī)的具體設(shè)計(jì)影響體現(xiàn)在如下方面。

1）總體設(shè)計(jì)：為滿足起降距離短、復(fù)飛要求高之規(guī)定，并進(jìn)一步降低著艦速度，協(xié)調(diào)好高速飛行與短距起降之間的矛盾，在布局設(shè)計(jì)上常采用增大機(jī)翼面積、設(shè)置高效增升裝置（如襟翼/縫翼）等措施，以提高飛機(jī)升阻比。同時(shí)，增大操縱面面積以滿足飛機(jī)的操穩(wěn)特性要求，并在飛機(jī)布局設(shè)計(jì)上充分考慮與航母的適配要求[8]。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)：與陸基飛機(jī)相比，艦載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有比陸基飛機(jī)更大的推力、加速性能，即采用更大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)并具備更強(qiáng)的抗過(guò)載和抗沖擊能力。飛機(jī)離艦時(shí)的末速度、下沉量、起飛重量受發(fā)動(dòng)機(jī)推力的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)推力降低會(huì)減小末速度、起飛重量，并使下沉量增加，一般艦載飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)推力要增大10%～20%。發(fā)動(dòng)機(jī)也要有較強(qiáng)的抗進(jìn)氣畸變能力。為防止大氣、煙霧、潮濕和霉菌的腐蝕，必須使用先進(jìn)的耐腐蝕、耐高溫材料與保護(hù)涂層。

3）起落裝置：艦載機(jī)彈射起飛時(shí)，在不足百米的距離內(nèi)飛機(jī)一般要被加速到220～300 km/h，飛機(jī)結(jié)構(gòu)所承受的過(guò)載可達(dá)5 g。前起落架上要設(shè)有供彈射用的牽引桿和牽制桿。彈射加速時(shí)所受的巨大沖擊力基本都由前起落架承受，飛機(jī)在彈射后建立起飛所需的迎角也是前起落架設(shè)計(jì)需考慮的問(wèn)題（采用突伸機(jī)構(gòu)）。降落時(shí)，決定起落架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要參數(shù)是飛機(jī)使用下沉速度，艦載機(jī)的下沉速度是陸基飛機(jī)的2倍左右，而在攔阻索的作用下，飛機(jī)要在約2 s內(nèi)將速度降到0，起落架和尾鉤受到很大的沖擊力。

4）機(jī)體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)：起飛、著艦過(guò)程中縱向、垂向過(guò)載大，按結(jié)構(gòu)傳力路線分析，即使在外形基本不變的情況下，艦載機(jī)許多結(jié)構(gòu)部位都需要加強(qiáng)。如攔阻鉤和起落架加強(qiáng)后，與之相連的機(jī)體也必須加強(qiáng)，這會(huì)對(duì)全機(jī)重量產(chǎn)生影響。攔阻索產(chǎn)生多大的拉力，攔阻鉤也要承受多大的載荷并將其傳給機(jī)身，則尾鉤與后機(jī)身的結(jié)合部位需要加強(qiáng)。

5）機(jī)翼折疊(折轉(zhuǎn))：為減小艦載機(jī)在艦面和機(jī)庫(kù)內(nèi)的停放空間，便于在甲板上牽引和用升降機(jī)挪移，大部分固定翼艦載機(jī)的機(jī)翼外翼段、尾翼都需要折疊(或折轉(zhuǎn))，機(jī)翼是飛機(jī)承力的主要部件之一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且內(nèi)部有許多導(dǎo)管、導(dǎo)線，不但要滿足折轉(zhuǎn)處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，還需確保機(jī)翼內(nèi)各系統(tǒng)在復(fù)位后仍能可靠地工作，而且機(jī)翼折疊和展開(kāi)的時(shí)間要盡量短。

6）系統(tǒng)設(shè)備及電磁兼容性：艦載機(jī)的機(jī)械環(huán)境條件、抗腐蝕及三防要求、電磁兼容性要求等更為嚴(yán)苛。為滿足這些要求，系統(tǒng)設(shè)備需進(jìn)行防護(hù)、加固設(shè)計(jì)。同時(shí)，與陸基飛機(jī)相比，艦載機(jī)配備的航電設(shè)備更多，如需增加著艦引導(dǎo)設(shè)備等，以滿足與航母上助降裝置間的信息傳遞。

7）飛機(jī)的裝載特性：不同的裝載狀態(tài)，飛機(jī)重量、重心不同，這會(huì)對(duì)彈射特性造成很大影響。在同樣彈射力時(shí)，飛機(jī)重量越重，彈射末速度越小，下沉量越大。飛機(jī)重心位置也會(huì)對(duì)彈射性能造成影響，在其他條件相同的情況下，通常飛機(jī)重心越靠前，彈射后的下沉量也就越大[9]。

8）防腐蝕設(shè)計(jì)：為了適應(yīng)海上使用環(huán)境，增強(qiáng)飛機(jī)的抗腐蝕能力，需要選用抗腐蝕性好的金屬/非金屬材料，如鋁鋰合金、鈦合金、不銹鋼、陶瓷基復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、聚芳酰胺纖維復(fù)合材料、硼復(fù)合材料等。部分常用的航空材料、工藝和結(jié)構(gòu)則不得不放棄或限制使用，例如，鎂合金是一種比重很輕的金屬材料，但抗腐蝕性能較差，基本上不能用于艦載機(jī)。防腐蝕措施還有加強(qiáng)關(guān)鍵部位、重要元件的密封和防潮，涂敷防腐劑和防銹涂料等。

9）其他影響：還應(yīng)滿足駕駛艙視界、系留設(shè)計(jì)、應(yīng)急放油、維修性等特定要求[10]。

3 艦載機(jī)重量增長(zhǎng)研究

3.1 現(xiàn)有艦載機(jī)的增重狀況

相對(duì)陸基飛機(jī)而言，艦載機(jī)受艦面環(huán)境、海上環(huán)境、電磁環(huán)境等使用條件的限制，對(duì)其總體布局、發(fā)動(dòng)機(jī)、起落裝置、機(jī)體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備及電磁兼容性、裝載特性、防腐蝕設(shè)計(jì)等提出了特殊的設(shè)計(jì)要求，從而對(duì)飛機(jī)重量產(chǎn)生了直接影響[11]。再加上其航程及留空時(shí)間一般比陸基飛機(jī)要求高，帶來(lái)飛機(jī)總重增加，飛機(jī)性能變化較大。國(guó)外曾有艦載飛機(jī)因重量超重而被迫停產(chǎn)的例子。20世紀(jì)60年代中期，美國(guó)通用動(dòng)力公司研制的艦載型F-111B飛機(jī)首飛后因結(jié)構(gòu)超重，無(wú)法滿足使用要求，于1968年被迫停產(chǎn)，此后導(dǎo)致了F-14飛機(jī)的誕生。法國(guó)將英、法兩國(guó)合作研制的超音速攻擊-教練機(jī)改為單座艦載攻擊機(jī)“美洲虎”M，只制造了一架原型機(jī)，1969年11月開(kāi)始試飛，發(fā)現(xiàn)重量較大，與“軍旗”Ⅳ相比性能改善有限。1973年，法國(guó)政府選中了“軍旗”Ⅳ的后繼機(jī)“超軍旗”，同年，法國(guó)海軍決定將“美洲虎”M停產(chǎn)[12]。

F-18A是美國(guó)海軍的多用途戰(zhàn)斗/攻擊機(jī)，F(xiàn)-18L是其對(duì)應(yīng)的陸基型。二者相比，F(xiàn)-18L裝有更輕的起落架（無(wú)彈射桿）、不可折疊機(jī)翼、更輕的攔阻機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化的電子設(shè)備，一些部位減小了縱梁和隔框的厚度，取消了機(jī)翼和平尾上的鋸齒。F-18A為雙輪式前起落架，F(xiàn)-18L為單輪前起落架；F-18A采用機(jī)翼內(nèi)部整體油箱，F(xiàn)-18L為機(jī)身油箱；其外掛點(diǎn)位置也有所不同[13]。兩種飛機(jī)有71%的部件是相同的，還有90%的重要系統(tǒng)相同。這些差別導(dǎo)致F-18A重量比F-18L空機(jī)增加約1360 kg，其中起落架重量增加約475 kg，機(jī)翼折疊增加液壓收放裝置和加強(qiáng)機(jī)翼折疊處的結(jié)構(gòu)重量增加90 kg，其他為機(jī)體加強(qiáng)、電子設(shè)備、電磁兼容、防腐蝕設(shè)計(jì)的重量增量[14]。

蘇-33艦載戰(zhàn)斗機(jī)是在蘇-27的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展而來(lái)，加裝了鴨翼，構(gòu)成三翼面布局。蘇-33換裝的AL-31K發(fā)動(dòng)機(jī)比蘇-27的AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)推力增加約11%，并提高了海上高腐蝕環(huán)境的使用性能。為增加升力，機(jī)翼面積從原來(lái)的62m2改為67.84m2，在外翼內(nèi)側(cè)安裝有機(jī)翼折疊機(jī)構(gòu)，機(jī)翼后緣半翼展的整體式襟副翼改為機(jī)翼內(nèi)側(cè)的2塊雙開(kāi)縫增升襟翼，在靠近翼尖處設(shè)置有副翼。為滿足著艦時(shí)沖擊過(guò)載要求，蘇-33機(jī)體主要承力部件進(jìn)行了加強(qiáng)。前起落架由蘇-27的單輪式改為雙輪式，加強(qiáng)了起落架結(jié)構(gòu)和液壓減震系統(tǒng)，加裝了攔阻鉤，使其可承受著艦時(shí)高達(dá)7 m/s的下沉率。同時(shí)蘇-33取消減速傘并采取了機(jī)體防腐蝕措施，電子設(shè)備進(jìn)行了適應(yīng)性更改等。這些更改導(dǎo)致蘇-33空機(jī)重量比蘇-27增加約2200 kg，最大起飛重量也由30 000 kg增加到33 000 kg[15—16]。

F-35是美國(guó)洛克希德·馬丁公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的多用途戰(zhàn)斗攻擊機(jī)，有F-35A，F(xiàn)-35B，F(xiàn)-35C三種型別，分別為常規(guī)起降型、短距起飛垂直著陸型和艦載型。F-35A采用F135-PW-100渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，F(xiàn)-35C采用F135-PW-400發(fā)動(dòng)機(jī)。艦載型與常規(guī)起降型相比，機(jī)翼和平尾面積增大，翼展由10.7 m增加到13.1 m（折疊后為9.13 m），機(jī)翼面積由42.7m2增加到62.1m2，平尾展長(zhǎng)由7.01 m增加到7.92 m，起落架進(jìn)行了加強(qiáng)，增加了機(jī)翼折疊，增大了副翼，加裝了受油裝置。這些差異使艦載型相對(duì)常規(guī)起降型重量增加約2500 kg，機(jī)內(nèi)燃油重量增加約800 kg[17—18]。

3.2 艦載機(jī)增重分析研究

從一些現(xiàn)有艦載機(jī)相對(duì)其陸基飛機(jī)的重量變化可以看出，艦載飛機(jī)為滿足艦面及海上使用環(huán)境要求而付出的重量代價(jià)是極其顯著的。重量到底會(huì)增加多少，因不同的飛機(jī)研制需求的差異，或一些型號(hào)由陸基飛機(jī)演變?yōu)榕炤d機(jī)的過(guò)程中附加了其他功能/性能要求。若直接采用某些具體型號(hào)案例來(lái)研究，不同機(jī)型得出的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的差異或出現(xiàn)較大的波動(dòng)，從而難以直接為其他型號(hào)所借鑒。

為研究?jī)H使用環(huán)境條件對(duì)艦載飛機(jī)的重量影響，須首先確定研究對(duì)象。在飛機(jī)一系列特征重量中，將其中最關(guān)鍵的空機(jī)重量和最大起飛重量作為研究對(duì)象；然后開(kāi)展陸基飛機(jī)、艦載飛機(jī)的重量特性分析，尋求二者的重量規(guī)律；建立其重量關(guān)系方程并確定影響因子；進(jìn)而開(kāi)展以影響因子為參量的重量差異分析。

根據(jù)重量分析理論，最大起飛重量與空重的關(guān)系采用乘冪函數(shù)來(lái)表征。

陸基飛機(jī)的最大起飛重量與空重的關(guān)系式表示為：

艦載機(jī)的最大起飛重量與空重的關(guān)系式可表示為：

分成兩種情況來(lái)分析，第一種情況，當(dāng)陸基飛機(jī)與艦載機(jī)空機(jī)重量相同時(shí)，求解二者最大起飛重量的函數(shù)關(guān)系；第二種情況是，當(dāng)陸基飛機(jī)與艦載機(jī)最大起飛重量相同時(shí)，求解二者空機(jī)重量的函數(shù)關(guān)系。

當(dāng)陸基飛機(jī)與艦載機(jī)空機(jī)重量相同時(shí)，由上式推導(dǎo)可得，

當(dāng)陸基飛機(jī)與艦載機(jī)最大起飛重量相同時(shí)，由式（3）推導(dǎo)可得，

圖1 艦載機(jī)、陸基飛機(jī)的最大起飛重量與空重的關(guān)系

由圖1中分析得到的A，B，C，D參量，代入式（3）、（4），可分別求得：當(dāng)陸基飛機(jī)與艦載機(jī)空機(jī)重量相同時(shí)，其最大起飛重量的增加量；當(dāng)陸基飛機(jī)與艦載機(jī)最大起飛重量相同時(shí)，其空機(jī)重量的增加量。圖2、圖3分別繪制了艦載機(jī)相對(duì)陸基飛機(jī)的最大起飛重量、空機(jī)重量的變化曲線。

從圖2可見(jiàn)，在空機(jī)重量相同時(shí)，以陸基飛機(jī)最大起飛重量（即影響因子）為基礎(chǔ)，艦載機(jī)與陸基飛機(jī)的最大起飛重量差量隨著其增大而有所增大，在常用的最大起飛重量區(qū)間內(nèi)，艦載機(jī)比陸基飛機(jī)的最大起飛重量減小約11.3%～12%。

圖2 艦載機(jī)相對(duì)陸基飛機(jī)的最大起飛重量變化量（相同空機(jī)重量）

圖3 艦載機(jī)相對(duì)陸基飛機(jī)的空機(jī)重量變化量（相同最大起飛重量）

從圖3可見(jiàn)，在最大起飛重量相同時(shí)，以陸基飛機(jī)的空機(jī)重量（即影響因子）為基礎(chǔ)，艦載機(jī)與陸基飛機(jī)的空機(jī)重量差量隨著其增大而有所增大，在常用的空機(jī)重量區(qū)間內(nèi)，艦載機(jī)比陸基飛機(jī)的空機(jī)重量要增大約12.1%～12.9%。

4 結(jié)語(yǔ)

文中根據(jù)使用環(huán)境條件對(duì)艦載機(jī)設(shè)計(jì)的影響因素，依據(jù)重量綜合評(píng)定理論，提出了艦載機(jī)相對(duì)陸基飛機(jī)重量增長(zhǎng)的分析方法，并對(duì)最大起飛重量、空機(jī)重量的變化量進(jìn)行了分析評(píng)估。該研究將艦載機(jī)特定設(shè)計(jì)要求與其具體重量特性相銜接，有助于提升艦載機(jī)重量設(shè)計(jì)分析能力，也可為一機(jī)多型的方案重量研究提供支持。

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Influences of Service Environment on Weight of Carrier-based Aircraft

M A Jie-xiang,DUAN Qiong,WANG Chou-chou
(AVIC The FirstAircraft Institute,Xi'an 710089,China)

ObjectiveTo find out the weight relation between carrier-based aircraft and land-based aircraft and evaluate its weight penalty of using carried-based aircraft in shipboard environment.MethodsAccording to weight analysis method,the object of study was determined,the main characteristic weight functions of carrier-based aircraft and land-based aircraft were constructed respectively,relevant parameters in the functions were solved,and then characteristic weight increment between carrier-based aircraft and land-based aircraft was calculated.ResultsThe maximum take-off weight of carrier-based aircraft was 11.3 to 12 percent less than that of land-based aircraft at the same empty weight.The empty weight of carrier-based aircraft was 12.1 to 12.9 percent more than that of land-based aircraft at the same maximum take-off weight.ConclusionAll service environment influence elements on carrier-based aircraft weight was considered by the integrated analysis method based on weight function,the result can satisfy the need of the carrier-based aircraft weight design and analysis.

carrier-based aircraft;land-based aircraft;service environment;weight function

10.7643/issn.1672-9242.2017.07.011

TJ85

A

1672-9242(2017)07-0056-05

2017-03-15；

2017-04-15

馬界祥（1969—），男，西安人，研究員，主要研究方向?yàn)轱w機(jī)總體與重量設(shè)計(jì)。