艦載直升機能在海面上執(zhí)行救援偵察、反潛反艦、兩棲攻擊、空中預(yù)警以及電子信息戰(zhàn)等作戰(zhàn)任務(wù),但是艦載直升機在艦船甲板上起飛或著陸需要經(jīng)常面對復(fù)雜的氣動環(huán)境,這樣會嚴重威脅直升機的安全起降。本文工作重心在艦船甲板流場和艦船/旋翼耦合甲板流場的建模與數(shù)值分析以及艦面旋翼起動過程瞬態(tài)氣彈響應(yīng)抑制研究方面。本文第一章首先介紹了國內(nèi)外在艦船/旋翼耦合甲板流場方面和艦面旋翼動力學問題的研究現(xiàn)狀,然后闡述了研究目的,提出擬采用的研究途徑和方法。在第二章建立了孤立艦船甲板流場數(shù)值模型,然后結(jié)合動量源方法,建立艦船/直升機耦合流場數(shù)值模型。最后通過算例分析,證明該數(shù)值模擬方法和動量源方法有效可靠。隨后第三章對孤立艦船甲板流場和基于動量源方法的艦船/旋翼耦合甲板流場進行了數(shù)值模擬,分析和討論了艦船上層建筑、自由來流風向角的變化對孤立艦船和艦船/旋翼耦合甲板流場的影響,風速變化對孤立艦船甲板流場的影響以及旋翼懸停位置和機庫門開閉情況對艦船/旋翼耦合甲板流場的影響。針對艦船/旋翼耦合甲板流場的結(jié)構(gòu)特征,提出了艦船/旋翼耦合甲板流場流動控制方法,經(jīng)過計算和分析,合理地選擇射流方式可以有效地對耦合甲板流場進行流動控制... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

世界典型艦載直升機

逐漸出現(xiàn)在各國海軍的視野。根據(jù)美國安全中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計，艦故是航天員的 5 倍，是噴氣式轟炸機的 10 倍，是民航客機的 54 倍[5]。飛重的經(jīng)濟損失，而且往往產(chǎn)生重大的政治和社會影響。艦載直升機艦上起、直升機進出機庫三個過程都有可能出現(xiàn)艦載直升機操作安全問題，其中事故主要發(fā)生在艦船起飛和著陸期間。艦載直升機飛行在波濤洶涌、氣象條件變化無常的海洋上，且要起降在的艦船甲板上，使得艦載直升機海上作業(yè)難度高[6] [7]。甲板流場受自然風綜合影響，空氣會發(fā)生分離、回流、旋渦等運動形式[8]。當直升機在艦船上的脫落渦與氣流流經(jīng)艦船產(chǎn)生的渦互相干擾、耦合，形成復(fù)雜的混合渦流板上的操縱產(chǎn)生不利影響。此外，由于直升機旋翼處在剛剛起動或者停轉(zhuǎn)速較低、旋翼離心力較小，加上旋翼槳葉細長柔軟，對外部氣流變化敏尖極易產(chǎn)生過度揮舞位移，會與機身發(fā)生物理碰撞[10]，產(chǎn)生嚴重的安全做槳帆現(xiàn)象[11](Blade Sailing Phenomenon，BSP)，如圖1.2所示。CH-46海開始服役于美國海軍陸戰(zhàn)隊的一款縱列式雙旋翼直升機，自服役開始，46發(fā)生BSP的記載[12]。

不僅需要耗費大量的人力、物力、財力，還有可能危及到飛行員和艦船甲板上工作人員的生命安全，因此艦船甲板流場的實船測量不能作為主要研究手段，只能作為一種其他研究方法的輔助和驗證手段。風洞試驗已被廣泛的應(yīng)用于預(yù)測艦船甲板周圍氣流場，國內(nèi)外都已進行了大量的相關(guān)研究工作。與實船實地測量相比，風洞試驗研究方法具有較高的安全性且不受外界因素的影響，但試驗耗時較長、試驗經(jīng)費較高。由于風洞試驗采用的是縮比模型，所以應(yīng)保證艦船模型流場與真實艦船流場之間相似，除了保證模型與實物幾何相似以外，還應(yīng)使兩個流場有相關(guān)的相似準則數(shù)。但在一般風洞試驗中，很難使得這些相似準數(shù)全部相等，且也無需使它們相等，只要根據(jù)具體情況使主要相似準數(shù)相等即可。風洞試驗中，由于風洞壁面的存在和傳感器的測量精度有限，都會給風洞試驗結(jié)果帶來一定的試驗誤差。近年來，計算流體力學技術(shù)(Computational Fluid Dynamics，CFD )迅猛發(fā)展，數(shù)值模擬分析方法的精度也大大得到了提高，完全可以應(yīng)用在實際的科研工作中。相比于實船測量方法和風洞試驗方法，CFD 方法可以完全避免出現(xiàn)前二者的試驗人員的安全問題，并節(jié)省了大量的人力、物力和財力，可以準確模擬艦船甲板流場特征。在未來的研究工作中，隨著計算機性能的進一步提升，CFD 方法還會繼續(xù)作為研究艦船、旋翼流場的主要手段。


本文編號：3436862