直升机舰上起降安全的影响因素研究

对舰载直升机起降安全因素进行系统分析,梳理其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响,介绍用于舰船空气流场测量的3种典型方法。研究表明:可通过CFD仿真、风洞试验以及实船测量三位一体的手段获取精确的直升机起降流场环境,结合直升机飞行特性获取准确的直升机载舰安全起降包线。研究结果对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

直升机舰上起降安全的影响因素研究

舰载直升机的起降安全涉及到舰机两方面,且影响因素较多。本文首先对舰载直升机起降安全因素进行了系统分析,梳理了其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响。然后介绍了用于舰船空气流场测量的三种典型方法,对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

面向气流场的直升机舰船上层建筑设计评估方法

开展舰船上层建筑气流场设计评估，目前尚无系统方法。提出一种直升机舰船上层建筑气流场设计定量评估方法。计算舰载直升机受非定常气流施加的力和力矩的时间历程，以力和力矩的积分平方根量化飞行员的操控负荷，以力和力矩的时间平均值量化舰载直升机的操控裕度，并将起降平台空域的温度变化或变化率作为设计评估指标。采用实例验证该方法的工程可应用性。     

舰载直升机起降区空气流场模拟方法研究

基于计算流体力学(CFD)技术建立了2种舰载直升机起降区空气流场的计算方法,以用于分析舰船/直升机之间的耦合干扰问题。在这2种方法中,控制方程选取N-S方程,求解方式采用隐式耦合方式,湍流模型为k-ε模型,分别使用"作用盘方法"和"运动嵌套网格方法"模拟旋翼。应用建立的方法,以SFS2简化船型、Robin旋翼和"Caradonna-Tung"旋翼分别作为算例,并与试验值进行对比,验证了方法的有效性。在此基础上,深入地进行起降区舰船/旋翼耦合流场的计算研究。研究结果表明:舰船上层建筑物的存在会引起起降区下洗速度增大,使得旋翼拉力减小;"作用盘方法"能有效地用于舰船/直升机耦合流场的分析,而"运动嵌套网格方法"可以捕捉到起降区空气流场的细节,但其需要耗费巨大的计算量。     

提高直升机起降海情的频域时域综合预报模式

突破舰船耐波性预报领域里极短期预报用时域分析法、短期预报用频域分析法的框架，从舰船实际运行需求出发，以风浪中预报舰载直升机安全起降时机为例，提出了先用频域分析法优选舰船在风浪中航向航速，再用时域预报方法，准确求出该航向航速上适于直升机起降的时刻，从而使舰—机组合能在较高海情下作业，井为舰船耐波性研究拓宽了领域。     

舰载导弹发射动力学及其校准误差数值建模

武器系统是舰船作战能力的保障,由于导弹在发生过程中与船体的运动相互耦合,是一个典型的多体动力学问题。为了提高舰载导弹的发射精度,降低舰船导弹发射的校准误差,本研究建立了舰船及导弹系统的运动坐标系,通过数学模型分析了舰载导弹发射的误差原因,并基于卡尔曼滤波器进行了舰载导弹发射过程的校准控制。SkyFly仿真平台的仿真结果表明,本研究有利于降低舰载导弹发射的误差,提高精度。     

舰载动力装置训练系统方案设计研究

分析了国外舰载训练系统发展现状,提出了舰载动力装置训练系统的原型方案,论述了舰载动力装置训练系统的体系结构、工作流程、训练模式、仿真软件、教练员操控台功能及其关键技术,提出了我国舰载训练系统的发展思路,为解决舰船平台系统的舰载仿真训练问题提供了一种新的技术途径。     

船舶运动状态下极短期预报视景仿真系统研究

通过对视景仿真软件VEGA的应用,实现由船舶运动极短期预报的结果来判断民用甲板直升机是否安全起降及船舶运动姿态的视景仿真.开发了对船舶的运动数据接收、极短期预报和发送的实时程序,实现视景仿真的实时性.绘图程序实现船舶运动试验值和预报值的比较及对甲板直升机起降的判断.     

甲板风对舰船空气尾流影响的数值研究

利用CFD仿真方法对不同甲板风风速和风向角条件下的SFS2、LHA-1及CVN-73空气尾流场进行数值模拟。研究表明,舰船空气尾流场随甲板风风速的变化符合雷诺数独立性原则,这一规律表明,对于感兴趣的风向角,只需要计算一个风速即可,因此可有效减少舰船空气尾流场研究中的工作量。但是,随着风向角的变化,舰船空气尾流场会发生剧烈改变,对于感兴趣的风向角工况必须逐一进行计算。对比分析结果显示,算例中0°~15°的风向角范围是适合舰载直升机起降操作的较理想风向角。研究结果明确了甲板风对舰船空气尾流场特性的影响,可为后续舰船空气尾流场的研究提供参考,为直升机安全操作包线的制定和固定翼飞机的安全着舰提供理论依据。     

舰载直升机通用矩阵式系留座优化设计方法研究

为提高舰载直升机系留保障的通用性,舰船采用矩阵式系留座。针对矩阵式系留座的设计,建立了矩阵式系留座优化模型,与传统优化算法相比,该模型兼顾考虑两型舰载直升机的系留强度,采用了双目标模糊策略,使用罚函数处理索具长度约束和系留许用载荷约束,并基于粒子群算法进行寻优。通过某保障两型舰载直升机的舰船矩阵式系留座仿真算例分析,验证了模型和算法的可行性和优化效果。     

船舶操舵仪仿真系统数学建模

考虑到船舶操舵仪是船舶操纵人员培训的重要工具,准确的数学模型是实现设计目标的关键,建立三自由度船舶运动模型和液压舵机模型,并进行仿真计算,验证模型的准确性,说明该模型可以提高培训效果.     

船舶航向控制器半实物仿真

为了满足驾驶专业船舶操纵的教学、训练和评估，研制了基于PC和PLC的船舶航向控制器半实物仿真系统。建立了船舶运动数学模型、舵机系统模型，实现了船舶在不同船型、不同状态和海况下的多种操作性能的半实物仿真。     

深水铺管起重船驾驶模拟系统设计与实现

基于实时仿真软件Vega Prime和仪表仿真软件GL Studio开发深水铺管起重船驾驶模拟系统,通过分析深水铺管起重船驾驶特点,对驾驶模拟系统进行了总体及分系统功能设计,建立了风浪中船舶运动数学模型,逼真模拟深水铺管起重船驾控设备仪表和航行环境,实现了船舶驾驶模拟训练功能,达到了深水铺管起重船驾驶人员的桌面级驾驶培训要求。     

应用支持向量机的船舶操纵运动响应模型辨识

建模是评估船舶操纵性和可控性的重要前提.基于自由自航船模试验的系统辨识方法是求取船舶操纵运动数学模型中的水动力系数的有效手段之一.文中提出了一种使用支持向量回归估计的船舶操纵运动响应模型辨识方法,该方法通过训练自由自航试验数据样本得到参数回归模型.辨识和仿真结果验证了文中所提出的方法的有效性.     

拖航系统在风浪中操纵运动的模拟计算

本文建立了风浪中拖航系统（包括拖船－拖缆－被拖船）的操纵性运动的数学模型，并以1940kw拖船与8820t甲板驳以及15760t半潜驳为例，分析了航速、缆长、航重量、纵倾和环境条件对拖航系统的运动与拖缆力的影响。     

船—缆拖曳系统操纵性能分析

为获取拖船在拖曳时的操纵性的变化规律。文章采用MMG船舶运动数学模型的建模思想,建立了六自由度拖船运动数学模型,采用有限差分法,建立了拖缆模型。然后,在此基础上建立将船-缆耦合起来以形成整个系统的运动数学模型,并分别采用龙格库塔方法对船舶运动积分求解,采用后向差分法对拖缆运动进行求解。通过对比仿真计算分析了水面拖船在拖带过程中的加速性能、旋回性能及偏转抑制性能。仿真结果表明在拖船与拖缆的相互影响下,拖船的加速性能和旋回性能有所下降而偏转抑制性能有所增强。     

拖航系统静水中操纵运动的模拟计算

本文建立了静水中拖航系统的操纵性运动的数学模型，以１９４０ｋＷ拖船与８８２０ｔ甲板驳为例，分析了缆长，载重量，纵倾，艉鳍等工况参数对拖航系统直线运动的影响。     

潜艇主压载水舱高压气吹除系统数学模型

通过对潜艇主压载水舱高压气吹除系统物理模型进行合理简化,建立了主压载水舱高压气吹除过程的数学模型,并进行了仿真计算。仿真计算结果与实艇操纵情况基本吻合,说明本文所建立的数学模型是可行的。它为研究潜艇主压载水舱应急吹除时的运动规律和操纵控制方法提供了条件。     

航空母舰在随机海况下的运动统计特性

为了帮助航空母舰舰载机着舰操作的系统分析,基于船舶运动对着舰过程的重要影响,研究了航空母舰在海上运动的数学模型,可以用于计算机模拟研究。     

地效翼船空间运动的数学模型

从地效翼船非线性空间运动方程组出发,借助小扰动线性化理论,并假设初始运动条件为不对称运动(β0≠0,Φ0≠0),使原来的非线性项变成线性项,但仍然包含纵、横向的干扰,这样得到包含纵、横向干扰的线性空间运动方程组.再根据地效翼船的自身特点,给出地效翼船自控系统的控制方程,并对各种干扰(波浪、操纵、其它脉冲干扰输入)信号进行数学描述.最后得到地效翼船的数学模型,可以开展地效翼船的数学仿真研究和地效翼船自控参数的优化研究.