舰艉空气流场及舰-机动态配合仿真技术研究

摘要

舰艉空气流场是舰载直升机起降过程的主要流动环境，对舰-机动态配合有重要影响，是发生安全事故的主要诱因之一。本文对SFS2简化护卫舰舰艉空气流场开展了风洞吹风试验及CFD仿真计算工作，风洞试验采用PIV方法测得了空间截面上的二维流场，CFD仿真使用FLUENT求解器、RNG k-ε湍流模型计算了风洞缩比和海上全尺寸条件下的定常三维流场，并详细分析了几个风向角下的流场分布特性。然后基于FLIGHTLAB飞行仿真系统建立了“SH-60B”直升机飞行动力学模型，并导入SFS2舰船模型CFD全尺寸仿真定常流场数据，以直升机在飞行甲板起降点上位置保持为动态配合内容，初步计算了该舰-机组合的起降飞行包线。
　　SFS2舰艉空气流场表现出典型的大钝体绕流特征，气流在机库和甲板边缘流动分离形成回流区，回流区内气流速度变化剧烈，是造成甲板上流动紊乱的主要原因。当风向角较小时，直升机位置保持高度区域的甲板流场基本不受机库后方回流区影响，气流以纵向分速度为主，横向分速度与下洗分速度比重小，直升机悬停配平量可以克服较大的来流风速。随着风向角增大，甲板上方气流横向分速度变大，起降点区域受到甲板舷边影响，气流环境变差，直升机悬停的极限风速逐渐减小，又因直升机悬停时滚转姿态和尾桨桨距操纵量增大，左舷风比右舷风更不利于直升机起降。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究概况

1.3 论文研究内容

1.4 论文章节安排

第二章 舰艉空气流场试验与仿真研究

2.1 PIV风洞试验

2.2 CFD仿真

2.3 数据对比

2.4 不同风向角下的舰艉空气流场特性

第三章 舰-机动态配合仿真建模

3.1 FLIGHTLAB介绍

3.2 “SH-60B”直升机飞行动力学建模

3.3 “SH-60B”模型验证

3.4 SFS2舰艉空气流场数据导入

第四章 起降飞行包线计算

4.1 舰载直升机起飞和着舰流程

4.2 起降飞行包线仿真计算

4.3 结果对比

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录