水陆两栖飞机船体着水载荷数值与试验分析

水陆两栖飞机的着水载荷是影响结构设计的主要因素之一。应用数值仿真与模型试验相结合的方法对船体着水载荷进行了研究。数值仿真建立了包含空气场的有限元模型,计算了不同船底截面形式、结构重量、入水速度下的楔形体局部砰击压力变化及分布,并同模型试验结果进行了对比。结果表明,数值结果与模型试验值吻合良好,并得到了两种截面形式的压力分布规律,可为水陆两栖飞机船体构型的设计提供参考。

禇林塘 特种飞行器专家

作为中航工业首席技术专家,您在特种飞行器方面展开了深入的研究,请介绍一下近年来取得的研究成果及其应用情况。褚林塘：近年来,中国特种飞行器研究所紧紧抓住难得的历史机遇,全方位地推进特种飞行器事业的快速发展,取得了累累硕果。

着水姿态对大型水陆两栖飞机着水性能的影响

针对着水姿态对水陆两栖飞机船体着水性能的影响,通过单船身(机身)模型着水试验与仿真,分析着水载荷和运动响应,单船身模型可排除气动力及复杂的水面效应等因素引起的试验与仿真的差异。结果表明仿真与试验结果一致性较好,压力分布满足设计要求;初始姿态角对压力分布及加速度的时历变化影响不大,但艉部着水前期姿态角会出现减小的现象;加速度和姿态角峰值随着初始姿态角的增大会出现明显的波谷型变化。综合看来,该型水陆两栖飞机着水性能在6°-8°姿态角范围内较优,7°最佳。

大型水陆两栖飞机舱段入水冲击实验研究

传统的水上飞机水载荷试验基本采用刚性缩比模型,不能计及弹性变形及缩尺比对载荷的影响。利用大型水陆两栖飞机舱段开展着水载荷试验研究,针对大型试验件开展了试验方案设计,开展不同重量状态和入水速度着水试验,分析加速度峰值的变化规律、压力的时历特性和分布特性,对比不同浸湿半宽下加速度的理论与试验值。结果表明,局部压力曲线出现了二次峰值现象;加速度峰值随着重量和入水速度的增大非线性增大;随着重量的增大,加速度峰值对应的浸湿半宽增大,速度对此影响较小;Von-Karman理论较Wagner理论更接近试验结果;着水速度越小,重力对结构入水过程影响越大。

水陆两栖飞机典型横截面入水撞击实验研究

选取当今世界几种水陆两栖飞机典型横截面为研究对象,通过进行不同投放高度和不同质量的楔形体入水冲击实验,动态测量楔形体入水冲击过程中的压力并记录自由液面变化情况,研究了不同实验件的自由液面变化、冲击压力随时间变化及局部压力分布规律等。通过对比分析,发现带舭弯的弧形横截面型式有利于降低水陆两栖飞机在复杂海况下的着水冲击载荷,可作为水陆两栖飞机设计的参考线型。

大型水陆两栖飞机波浪水面着水分析方法

水面环境对水陆两栖飞机着水载荷有重要影响,水面环境分为静水和波浪,采用数值仿真技术对静水面和波浪水面环境下的水陆两栖飞机着水载荷进行计算。利用单机身模型,通过与实验对比,验证仿真方法的有效性及精度;基于推板造波理论实现数值造波,结合静水面着水仿真技术实现波浪水面着水仿真。研究发现,静水面着水仿真精度较高,应用数值造波方法模拟的波浪品质可以满足工程应用。

基于耦合欧拉-拉格朗日方法的浮筒着水数值仿真

基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法对浮筒着水进行数值仿真。建立浮筒着水三维模型,在保持浮筒质量、水平速度不变的情况下,利用三维模型对不同初始姿态角和下沉速度时浮筒着水工况进行数值仿真,最后对比各工况下垂直加速度、垂直速度、姿态角时历曲线。结果表明:下沉速度越大,浮筒所受载荷越大,初始姿态角越小,浮筒发生第二次弹跳的时间就越早;垂直加速度的仿真结果与水池着水试验结果比较吻合。

地效飞机着水冲击载荷理论计算与试验

针对地效(WIG)飞机遭受冲击最为严重的状态——对称断阶着水情况,对影响冲击的各个因素进行了比较分析,在作了一些基本假设后,采用船舶运动中常用的切片理论思想,结合Von Karman水动力学分析的动量概念及Wagner的附连水质量公式,提出了一种理论计算方法。同时,还将理论计算结果与试验结果进行了比对分析。计算值与试验值的比较结果说明,理论计算在较大程度上是可信的,可作为结构设计外载荷确定的参考。

大型水陆两栖飞机抗浪能力研究

阐述了大型灭火/水上救援水陆两栖飞机高抗浪船体设计方法,对飞机起飞过程中的水阻力、滑行稳定性和波浪运动响应进行了研究。通过对比分析,发现断阶喷溅形态是影响水阻力出现第2峰值的关键因素,提出了水阻力曲线出现第2峰值的条件;分析了在纵倾角-速度图中不同区域滑行时飞机纵倾角响应特性,明确了飞机在典型状态的稳定边界;通过研究波长、速度对飞机纵倾角、飞高和机身垂向过载的影响,确定了飞机在波浪水面发生剧烈运动响应时对应的波长范围。

高空飞艇面临的几项技术难点

高空飞艇是依靠浮力升空、动力推进，并携带任务载荷，在特定区域实现长时间驻留、可控飞行的浮空飞行器，属于航空飞行器的范畴。高空飞艇的升空高度一般在12～30千米左右。由于高空飞艇具有驻空高度高、载重量大、留空时间长、可重复使用等使用特点，因此，高空飞艇可执行长航时对地观测、战略预警、区域监视、通信中继等使命任务，是我国未来重点发展的战略产品，世界上许多国家都在积极发展。

高空飞艇面临的几项技术难点

高空飞艇是依靠浮力升空、动力推进，并携带任务载荷，在特定区域实现长时间驻留、可控飞行的浮空飞行器，属于航空飞行器的范畴。高空飞艇的升空高度一般在12—30千米左右。由于高空飞艇具有驻空高度高、载重量大、留空时间长、可重复使用等使用特点，因此，高空飞艇可执行长航时对地观测、战略预警、区域监视、通信中继等使命任务，是我国未来重点发展的战略产品．世界上许多国家都在积极发展。

加强演示验证试验，推进平流层飞艇研制

平流层飞艇在军事和经济建设方面应用价值很高，世界不少国家都在积极开展该领域的技术攻关和研究。在研制过程中，试验艇的验证环节十分重要。本文介绍了国外发达国家平流层飞艇的研制计划，以及中航工业特种飞行器研究所平流层飞艇研制计划和平流层飞艇试验艇的研制情况。