艦載直升機(jī)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(jī)在艦船甲板上起飛或著陸需要經(jīng)常面對(duì)復(fù)雜的氣動(dòng)環(huán)境,這樣會(huì)嚴(yán)重威脅直升機(jī)的安全起降。本文工作重心在艦船甲板流場(chǎng)和艦船/旋翼耦合甲板流場(chǎng)的建模與數(shù)值分析以及艦面旋翼起動(dòng)過(guò)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(guó)內(nèi)外在艦船/旋翼耦合甲板流場(chǎng)方面和艦面旋翼動(dòng)力學(xué)問(wèn)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(chǎng)數(shù)值模型,然后結(jié)合動(dòng)量源方法,建立艦船/直升機(jī)耦合流場(chǎng)數(shù)值模型。最后通過(guò)算例分析,證明該數(shù)值模擬方法和動(dòng)量源方法有效可靠。隨后第三章對(duì)孤立艦船甲板流場(chǎng)和基于動(dòng)量源方法的艦船/旋翼耦合甲板流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析和討論了艦船上層建筑、自由來(lái)流風(fēng)向角的變化對(duì)孤立艦船和艦船/旋翼耦合甲板流場(chǎng)的影響,風(fēng)速變化對(duì)孤立艦船甲板流場(chǎng)的影響以及旋翼懸停位置和機(jī)庫(kù)門(mén)開(kāi)閉情況對(duì)艦船/旋翼耦合甲板流場(chǎng)的影響。針對(duì)艦船/旋翼耦合甲板流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特征,提出了艦船/旋翼耦合甲板流場(chǎng)流動(dòng)控制方法,經(jīng)過(guò)計(jì)算和分析,合理地選擇射流方式可以有效地對(duì)耦合甲板流場(chǎng)進(jìn)行流動(dòng)控制... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

世界典型艦載直升機(jī)

逐漸出現(xiàn)在各國(guó)海軍的視野。根據(jù)美國(guó)安全中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，艦故是航天員的 5 倍，是噴氣式轟炸機(jī)的 10 倍，是民航客機(jī)的 54 倍[5]。飛重的經(jīng)濟(jì)損失，而且往往產(chǎn)生重大的政治和社會(huì)影響。艦載直升機(jī)艦上起、直升機(jī)進(jìn)出機(jī)庫(kù)三個(gè)過(guò)程都有可能出現(xiàn)艦載直升機(jī)操作安全問(wèn)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(jī)飛行在波濤洶涌、氣象條件變化無(wú)常的海洋上，且要起降在的艦船甲板上，使得艦載直升機(jī)海上作業(yè)難度高[6] [7]。甲板流場(chǎng)受自然風(fēng)綜合影響，空氣會(huì)發(fā)生分離、回流、旋渦等運(yùn)動(dòng)形式[8]。當(dāng)直升機(jī)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(jī)旋翼處在剛剛起動(dòng)或者停轉(zhuǎn)速較低、旋翼離心力較小，加上旋翼槳葉細(xì)長(zhǎng)柔軟，對(duì)外部氣流變化敏尖極易產(chǎn)生過(guò)度揮舞位移，會(huì)與機(jī)身發(fā)生物理碰撞[10]，產(chǎn)生嚴(yán)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(kāi)始服役于美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的一款縱列式雙旋翼直升機(jī)，自服役開(kāi)始，46發(fā)生BSP的記載[12]。

不僅需要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)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(chǎng)的實(shí)船測(cè)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(yàn)證手段。風(fēng)洞試驗(yàn)已被廣泛的應(yīng)用于預(yù)測(cè)艦船甲板周?chē)鷼饬鲌?chǎng)，國(guó)內(nèi)外都已進(jìn)行了大量的相關(guān)研究工作。與實(shí)船實(shí)地測(cè)量相比，風(fēng)洞試驗(yàn)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(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)、試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)較高。由于風(fēng)洞試驗(yàn)采用的是縮比模型，所以應(yīng)保證艦船模型流場(chǎng)與真實(shí)艦船流場(chǎng)之間相似，除了保證模型與實(shí)物幾何相似以外，還應(yīng)使兩個(gè)流場(chǎng)有相關(guān)的相似準(zhǔn)則數(shù)。但在一般風(fēng)洞試驗(yàn)中，很難使得這些相似準(zhǔn)數(shù)全部相等，且也無(wú)需使它們相等，只要根據(jù)具體情況使主要相似準(zhǔn)數(shù)相等即可。風(fēng)洞試驗(yàn)中，由于風(fēng)洞壁面的存在和傳感器的測(cè)量精度有限，都會(huì)給風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)一定的試驗(yàn)誤差。近年來(lái)，計(jì)算流體力學(xué)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(shí)際的科研工作中。相比于實(shí)船測(cè)量方法和風(fēng)洞試驗(yàn)方法，CFD 方法可以完全避免出現(xiàn)前二者的試驗(yàn)人員的安全問(wèn)題，并節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，可以準(zhǔn)確模擬艦船甲板流場(chǎng)特征。在未來(lái)的研究工作中，隨著計(jì)算機(jī)性能的進(jìn)一步提升，CFD 方法還會(huì)繼續(xù)作為研究艦船、旋翼流場(chǎng)的主要手段。


本文編號(hào)：3436862