潜艇静力矩作用下垂直面的操纵运动特性分析

[目的]针对潜艇垂直面操舵潜浮机动模式中存在的低航速下艉升降舵变深能力差,以及艉升降舵卡舵和遭遇海水密度断崖时挽回困难的问题,开展静力矩操纵方式的机理性研究。[方法]首先,通过理论分析证明采用静力矩操纵方式可以消除艉升降舵的逆速现象;然后,对潜艇采用静力矩和舵水动力操纵方式实施上浮机动过程进行数值模拟。[结果]结果显示,采用静力矩操纵方式能使潜艇在低航速下保持良好的垂直面机动性能,消除艉升降舵的逆速现象,并可避免潜艇在高航速下产生过大的纵倾角;同时,还能改善卡舵和掉深这2种紧急情况下的挽回效果。[结论]采用静力矩操纵方式有利于提高潜艇的机动性和安全性,研究结果可为潜艇的操纵能力设计提供参考。

共翼型舵潜艇操纵运动的数值模拟

为了提高潜艇的战术机动性能,采用一种稳定翼与转动舵共型的尾操纵面设计,为优化潜艇操纵性能提供新方案。采用数值模拟方法,针对SUBOFF标模进行系列的约束模型试验模拟,获取其水动力系数并与实验结果进行对比,确保计算方法的有效性。在此基础上,对潜艇的尾操纵面进行改造,分别设计非共型、共型尾操纵面,模拟两种尾操纵面形式潜艇在垂直面和水平面内操舵后的机动状态。采用共翼型设计的尾操纵面潜艇的操纵性能改善明显,在15°转动舵角范围内,共型舵艇的下潜速度相对非共型艇提高了21.3%~91.9%,回转直径相对于非共型艇减小了18.5%~28.1%,回转周期缩短了18.8%~46.5%,初始转艏时间缩短了5%~13.4%。共型尾操纵面设计能大幅提升潜艇的操纵性能指标。其在力学性能方面存在足够的裕度,因此可为潜艇其它性能方面进行更加深入的优化提供空间。