【摘要】：艦船艉流場(chǎng)的控制及對(duì)直升機(jī)著艦飛行影響研究對(duì)于提升艦載直升機(jī)的整體使用性能和拓展其使用范圍具有十分重要的意義。本文建立了直升機(jī)/艦船耦合流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法,在此基礎(chǔ)上對(duì)飛行甲板上方耦合流場(chǎng)特性和旋翼氣動(dòng)特性進(jìn)行了研究,并分析了不同流動(dòng)控制方法對(duì)著艦飛行的影響。主要工作內(nèi)容如下:作為背景和前提,本文首先介紹了論文的研究目的和意義,概述了國(guó)內(nèi)外關(guān)于著艦區(qū)域耦合流場(chǎng)和艦船艉流場(chǎng)流動(dòng)控制方面的研究現(xiàn)狀,指出了在該領(lǐng)域現(xiàn)有研究中存在的不足和難點(diǎn),并提出了本文擬采用的研究技術(shù)途徑。在論文的第二章,基于虛體旋翼模型(動(dòng)量源方法)和實(shí)體旋翼模型(運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格方法),本文建立了兩種適用于直升機(jī)/艦船耦合流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的方法,并分別以SFS2艦船模型和Georgia Tech旋翼/機(jī)身干擾模型為驗(yàn)證算例,進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性、孤立艦船艉流場(chǎng)和旋翼氣動(dòng)干擾的驗(yàn)證和分析。應(yīng)用本文建立的計(jì)算方法,以非航空型艦船(LPD-17)和航空型艦船(LHA)為研究對(duì)象,分析了不同類型艦船甲板上方耦合流場(chǎng)特性,并對(duì)兩種數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了定性和定量對(duì)比。同時(shí),針對(duì)干擾更嚴(yán)重的LPD-17艦船,進(jìn)行了艦船艉流場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)特征及對(duì)直升機(jī)著艦飛行過程中旋翼氣動(dòng)特性影響研究。在第四章,本文基于艦船上層建筑的氣動(dòng)修改開展了艦船艉流場(chǎng)的被動(dòng)流動(dòng)控制研究,分析了艦船艉流場(chǎng)空間特征和時(shí)間特征的改變對(duì)直升機(jī)著艦飛行過程中旋翼整體性能和非定常擾動(dòng)的影響,并對(duì)比了不同風(fēng)向角情況下流動(dòng)控制方法對(duì)耦合流場(chǎng)的控制效果。在直升機(jī)/艦船耦合流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上,引入旋翼配平方法,分析在不同飛行環(huán)境、不同著艦飛行高度和不同風(fēng)向角下,直升機(jī)側(cè)飛過程中旋翼操縱量的變化趨勢(shì)。并結(jié)合流動(dòng)控制方法,研究著艦側(cè)飛路徑上旋翼槳盤平面處速度分布,并開展流動(dòng)控制方法對(duì)旋翼性能和飛行安全的研究。最后,對(duì)全文的主要研究工作進(jìn)行了總結(jié),闡述了本文研究工作的創(chuàng)新點(diǎn),并對(duì)下一步的研究工作進(jìn)行了展望。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V211.52
【圖文】：

能在保證制海權(quán)的同時(shí)，具有低空范圍內(nèi)的制空權(quán)，海空一體防御使得艦載直升機(jī)成為各個(gè)國(guó)家的海防裝備的研究重點(diǎn)[2]。憑借其靈活的起降方式，卓越的偵查和反偵察能力以及強(qiáng)大的低空作戰(zhàn)能力，艦載直升機(jī)能在近海戰(zhàn)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)位置。除了軍事上的作用，艦載直升機(jī)在海上失事人員的搜救、急救物資的緊急運(yùn)輸和商用艦船的護(hù)航等任務(wù)中都能發(fā)揮重要的作用。正因?yàn)榕炤d直升機(jī)在國(guó)家海防領(lǐng)域和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都擔(dān)任著不可或缺的角色，臨海國(guó)家都在研發(fā)不同類型的艦載直升機(jī)以滿足各種類型的海上任務(wù)需求[3]。(a) 直-8 艦載直升機(jī) (b) “海鷹”艦載直升機(jī)

過程中的工作載荷。因此，本文將開展直升機(jī)/艦船耦合流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算，態(tài)特征對(duì)旋翼氣動(dòng)特性的影響。船艉流場(chǎng)流動(dòng)控制研究艉流場(chǎng)的流動(dòng)控制方法是能夠改善直升機(jī)著艦氣動(dòng)環(huán)境和提升直升機(jī)著艦安動(dòng)控制方法可以被分為被動(dòng)控制方法和主動(dòng)控制方法[42]，被動(dòng)控制方法有多渦流發(fā)生器等，主動(dòng)控制方法有空氣射流和移動(dòng)物面等。艦船艉流場(chǎng)可以簡(jiǎn)因此目前大部分艦船艉流場(chǎng)的流動(dòng)控制研究都是通過對(duì)艦船上層建筑進(jìn)行氣控制的效果。艉流場(chǎng)的流動(dòng)控制實(shí)質(zhì)上是通過改變甲板上方的流場(chǎng)特征，從而間接地影響操縱性能，以達(dá)到提升直升機(jī)著艦安全的目標(biāo)。對(duì)于流動(dòng)控制方法來說，主改變甲板上方的流場(chǎng)特征：第一種是對(duì)流經(jīng)甲板的空氣流場(chǎng)進(jìn)行限制或者過內(nèi)脫落渦的能量等級(jí)或者減小相關(guān)頻域內(nèi)速度非定常波動(dòng)的量級(jí)；另一種則的著艦路線，將不利于直升機(jī)操縱的流場(chǎng)特征，如回流區(qū)、甲板舷渦等偏轉(zhuǎn).2 和表 1.1 給出了流動(dòng)控制方法的簡(jiǎn)單介紹[5]。

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本文編號(hào)：2740327