水陆两栖飞机波浪水面上降落动力特性研究

摘要

水陆两栖飞机底部船身机体结构的特殊设计，使其既能在陆地上，也能在江、海、湖泊中进行起飞和降落，适用于执行海上巡逻、水上救援、森林灭火和物资输送等任务。 水陆两栖飞机的用途决定其在水面上起降较陆上起降更为频繁，在执行海上任务时，水陆两栖飞机常常面临不同的海况条件，需承受不同形式的波浪作用，尤其是在近海降落时，飞机通常会面临涌浪甚至巨浪等情况。海水的冲击能量作用到高速滑行的飞机船形机身上，会导致飞机瞬时的吃水增加，滑行阻力增大，撞击过载升高，喷溅性能变差，进而使飞机稳定性变差，甚至会引起机身结构的非正常变形，严重影响飞机的寿命和安全，对机体及机乘人员造成伤害。因此，在对水陆两栖飞机进行结构设计时，必须考虑在波浪水面上降落时海况条件对飞机动力特性的影响。 本文旨在通过数值模拟方法研究水陆两栖飞机在波浪水面上降落时的动力特性，为飞机结构设计、适航认证、水上降落操作规则制订及水陆两栖飞机着水物理试验提供指导。论文主要研究内容如下： 1.采用ALE（Arbitrary Lagrange-Euler）方法对流体域进行描述，运用基于线性波理论的动边界数值造波方法，在数值模型中以动边界作为扰动源，建立了动态规则波浪模型，并通过数值算例验证了数值造波方法的可靠性。 2.通过在消波区域内单元上添加质量阻尼的消波方法，吸收固壁边界反射波能量，抑制了边界反射波对造波结果的影响。 3.建立了水陆两栖飞机以不同的下降速度在不同波浪位置处（波峰、波谷、波峰后等）着水时的计算工况模型，得到了飞机姿态角、垂直质心过载、机身底部压力分布等动力特性结果，研究了飞机着水初始条件对以上动力特性结果的影响。 4.建立了水陆两栖飞机在不同海况条件下（不同波浪波长、波高）着水时的计算工况模型，得到了飞机纵摇姿态角及角加速度、质心升沉过载和机艏、机艉处的过载等动力特性结果，研究了不同海况条件波浪的波长及波高对水陆两栖飞机在波浪面上滑行过程中的动力响应结果的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状和进展

1.3 本文主要研究内容

第2章 数值造波方法研究

2.1 波浪理论

2.2 数值造波方法研究

2.3 数值造波方法算例验证

2.4 本章小结

第3章 飞机波浪水面降落数值模型建立

3.1 流固耦合方法的选择

3.2 飞机有限元模型

3.3 流体域有限元模型

3.4 气动载荷的考虑

3.5 飞机着水计算模型

3.6 本章小结

第4章 飞机初始着水条件对动力特性影响

4.1 不同着水条件模拟工况

4.2 不同着水条件飞机动力响应结果

4.3 本章小结

第5章 海况条件对动力特性的影响

5.1 不同海况条件模拟工况

5.2 不同海况条件下飞机着水动力响应结果

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参与的科研项目

1. 攻读硕士期间发表的论文

2. 攻读硕士期间参与的科研项目