船舶运动对飞行器起降过程的影响研究

发布时间：2020-05-09 03:41

【摘要】：滑跃起飞是飞机起飞的重要手段之一,由于船舶尺寸有限,在海上航行时是六自由度运动体,飞机在船舶上起飞比在陆基起飞更复杂,其安全性备受重视。此外,由于船舶的高速行驶和甲板的运动,船尾存在着复杂的气流扰动,不同的舰船运动,其舰尾流场也存在差异,严重的尾流干扰甚至会导致飞机无法安全着舰。本文对不同船舶运动条件下的飞机起降过程进行研究,为飞机的安全起降提供技术支持。首先,对简化船型SFS1进行数值模拟,并与实验数据进行对比,验证了计算方法的可行性;其次,考虑不同的舰船运动条件(jk摇运动和纵摇运动),采用格子玻尔兹曼方法和WALE湍流模型对迎风风速为25m/s时的飞机滑跃起飞过程进行了仿真计算,对比了不同情况下的甲板流场和舰尾流场变化,分析了舰船运动对飞机的起飞和降落的影响。从总体来看,飞机在起飞过程中受滑橇甲板上的的涡的影响较大,主要是船头绕流产生的涡和甲板边缘涡,且在滑橇甲板中间存在下洗气流,在船头处存在上洗气流。发生jk摇运动时,甲板两侧的涡的分布相差较大,尤其是在船头附近,甲板上升的一侧涡会增大,另一侧的涡会减小,这种不对称的分布会对飞机起飞造成影响;发生纵摇运动时,船头附近出现边界层分离现象,流场变得更加复杂,纵摇运动对滑橇甲板上的下洗气流和船头上洗气流的速度分布影响较大,且向上纵摇角度越大,上洗气流速度越大,最大可达10.5m/s,有利于飞机的顺利起飞。此外,当飞机进入滑橇甲板段后,其侧向受力的大小与飞机的速度以及jk摇角度成正比,最大值可达10KN以上,严重影响飞机起飞的安全,而纵摇运动下飞机水平方向受力和竖直方向受力变化较大,该变化与飞机的速度以及俯仰角的变化有关。着舰时,飞机在距离甲板41m以上的高度能安全飞行,随着飞行高度降低,飞机会受到上洗气流和下洗气流的影响。船舶运动时,距离甲板高度21m以内的舰尾流场的侧向速度分量会发生一定的波动。纵摇运动对竖直方向速度分量的影响较大,下洗气流速度最大值可达10m/s,对飞机的降落安全造成重大威胁。
【图文】：

SFS1模型

计算域及加密区域示意图
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：E926.392

【参考文献】

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本文编号：2655542