地效翼船自控参数的优化研究

介绍了基于地效翼船空间运动方程的自控参数优化方法.首先建立了带有自控参数的地效翼船空间运动方程;再以MATLAB为工作平台,利用其非线性多目标函数fmincon(),建立优化系统的数学模型;最后采用MATLAB/GUIDE编制了自控参数优化程序,对地效翼船自控参数进行了优化计算.结果表明:通过地效翼船自控参数的优化计算,可以达到规定的运动性能指标,不必单纯依靠气动设计来解决地效翼船的运动稳定性和操纵性问题.     

地效翼艇三维组合翼气动特性计算分析

地效翼布局和翼型选择在很大程度上决定地效翼艇的性能和效能,对地效翼艇的设计至关重要。文章根据地效翼布局和翼型的特点,采用基于升力面理论的镜像法计算三维组合地效翼和简单地效翼在地效区和超出地效区的纵向气动特性参数,分析布局型式和外形参数对地效翼气动特性的影响。得到的组合翼在地效区内外比简单地效翼具有更好的升阻特性的结果,表明组合翼布局适合于掠海高飞型地效翼艇,研究也为地效翼布局型式、外形参数选择以及吹风模型制作提供了依据。     

二维地效翼气动力的计算和性能研究

本文基于势流边界元理论（ＢＥＭ）和边界层动量积分关系式数值求解二维地铲翼的气动力,研究了升力正负地效问题及粘性对地效翼升力、俯仰力矩及焦点的影响,并给出了不同地面边界条件的计算结果及相应的粘性修正方法。     

地效翼气动力特性的数值预报

本文采用CFD技术,对存在地面效应时二维机翼在粘性流场中的空气动力特性进行了研究.结果表明:与模型试验数据相比,基于RANS方程的CFD方法能够准确预报机翼的气动升力和力矩.同时,除相对飞高外,翼剖面的厚度和拱度对地效翼的气动力特性也有重要影响.进而,作者对应用CFD分析或辅助地效翼气动力风洞试验进行了探讨.认为采用固定地板模拟地面效应与采用活动地板的模型风洞试验结果之间有很大差别,而风洞的壁面效应相比较而言可以忽略.     

三维流场下地效翼船巡航状态非线性κ-ε湍流气动的数值模拟

本文提出了一种可以较精确地计算地效翼船巡航状态下气动力的设计方法,应用流体力学中线性和非线性湍流理论并结合有限元法对地效翼船进行了气动性能计算,并结合实验数据对比,可以发现应用非线性湍流理论计算值较为精确.同时又将单算主翼气动性能与计算整体地效翼船数值进行对比,发现单算的主翼气动力大于整体算法的,这主要是未考虑主浮舟等附体对气动力的贡献.作为设计之初可以考虑单算主翼,但随着工作的深入一定要对地效翼船整体气动力性能进行研究,以确定巡航状态下是否提供足够的升力,这是地效翼船设计的关键.在进行整体和单体计算后又进行了不同高度下的气动力分析,分析表明随高度增大地效翼船升力明显减少,并得出适合地效翼船巡航的高度.     

地效翼船实时视景仿真研究

介绍一种基于单台个人计算机和MATLAB软件的地效翼船实时视景仿真方法。利用基于对海浪的实时仿真计算的实时视景软件，和建立在“地效翼船＋自控系统”的数学模型基础上的地效翼船连续仿真数据计算软件，开展地效翼船在不同时间和不同飞行状态下地效翼船的实时仿真模拟演示。实时仿真演示表明：大、中型地效翼船的运动性能可以利用地效翼船实时视景仿真系统通过数字仿真手段予以展现。     

地效翼船运动特性的数学仿真

通过对各种干扰输入信号进行数学描述,建立起基于地效翼船空间运动方程组的数学模型.再以MATLAB为工作平台,采用MATLAB/GUIDE编制地效翼船的数学仿真计算软件.最后利用该数学仿真软件对地效翼船的设计方案进行各种干扰作用下运动特性的数学仿真计算.仿真计算结果表明:地效翼船的数学仿真可以考察和评价设计方案在各种干扰作用下的稳定性和操纵性.     

复合材料地效翼船结构设计计算方法研究

[目的]在复合材料地效翼船的结构设计中,目前尚无相应的对其结构进行强度和稳定性评估的规范方法。选取复合材料地效翼船设计中夹芯复合材料主浮舟及机翼这2个关键部件的结构强度及稳定性计算方法开展研究。[方法]重点探讨主浮舟及机翼结构的设计载荷计算方法,以及对应夹芯板的强度衡准、整体及局部稳定性计算方法与衡准。利用建立的计算方法对复合材料地效翼船主浮舟的总纵弯曲强度、机翼结构强度以及稳定性进行算例分析。[结果]结果表明,建立的计算方法可以用于复合材料地效翼船主浮舟和机翼结构的强度及稳定性计算,算例中的复合材料地效翼船设计方案满足结构强度和稳定性要求,经受住了实船试验的考核验证。[结论]所得方法可供复合材料地效翼船结构设计计算参考。     

地效翼船的动力选择

地效翼船作为一种新型的高效运载工具,已经越来越受到各个海上强国的重视.随着科技的进步,一些制约地效翼船发展的技术问题,已经逐步得到了解决.地效翼船完全有可能为未来的海洋运输带来革命性的进步.文章对地效翼船的动力选择问题做出了较全面的分析,指出中小型地效翼船和大型掠海地效翼船的动力特点.根据我国的动力现状,对我国地效翼船的动力选择进行了探索,提出了可行的动力策略.     

一种地效翼船型线的实用设计方法

本文介绍了一种结合地效翼船特点的船型实用设计方法,该方法能够将船体外形用一组简单的数学公式完整地表示出来.采用该方法编制了地效翼船型线设计计算程序,并先后对数条地效翼船船型进行了优化设计,都取得了良好的效果.     

《避碰规则》中“地效船”条款探讨

通过对《避碰规则》中“地效船”相关条款的研究和探讨,提出和明确“地效船”与其他船舶相遇时的避让责任,并对《避碰规则》提出修改建议。     

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.     

Mathematical model for takeoff simulation of a wing in proximity to the ground

Aircraft flying close to the ground benefit from enhanced efficiency owing to decreased induced drag and increased lift. In this study, a mathematical model is developed to simulate the takeoff of a wing near the ground using an Iterative Boundary Element Method (IBEM) and the finite difference scheme. Two stand-alone sub-codes and a mother code, which enables communication between the sub-codes, are developed to solve for the self-excitation of the Wing-In-Ground (WIG) effect. The aerodynamic force exerted on the wing is calculated by the first sub-code using the IBEM, and the vertical displacement of the wing is calculated by the second sub-code using the finite difference scheme. The mother code commands the two sub-codes and can solve for the aerodynamics of the wing and operating height within seconds. The developed code system is used to solve for the force, velocity, and displacement of an NACA6409 wing at a 4° Angle of Attack (AoA) which has various numerical and experimental studies in the literature. The effects of thickness and AoA are then investigated and conclusions were drawn with respect to generated results. The proposed model provides a practical method for understanding the flight dynamics and it is specifically beneficial at the pre-design stages of a WIG effect craft.     

Aeronumeric optimal design of a wing-in-ground-effect craft

An optimization technique was used to generate a wing-in-ground-effect (WIG) configuration which can achieve the maximum lift and satisfy the height stability criteria within the design constraints. For the analysis of the aerodynamic coefficients, the vortex lattice method (VLM) was applied with the inviscid and potential flow approximations. The sequential quadratic programming (SQP) method, which is a nonlinear optimization method, was employed as an optimization tool. The lift and moment coefficients, including the stability analysis computed by VLM, were compared with the experimental results of a medium-sized WIG, and a good correlation was found between them. In addition, the optimization tool was validated by finding the optimal position of the side wing attached on the WIG craft. Then, various optimum examples are shown, with generation of the wing section, the determination of the planform configuration, the aspect ratio, and the position of the tail wing within the design constraints. It was shown that the present optimization tool can be used effectively for the optimal design of a WIG craft.     

地效翼船起降稳定性研究

地效翼船的起降过程是水动力和气动力相互耦合作用的过程.文章对地效翼船起降过程的特点进行分析,提出了适用此种情况的运动方程,将起降过程的空间运动分解为孤立的纵向运动与横侧运动.使用小扰动线性化分析方法分别研究航向稳定性和纵向稳定性,并且考虑了风、浪对它们的影响.     

三峡下游非恒定流的数值模拟

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。     

自动机轴线成夹角的双联装舰炮火控解相遇问题研究

针对双联装舰炮自动机轴线夹角带来的火控解相遇问题，建立了自动机轴线夹角引起的系统误差计算模型；提出了一种提前点计算的修正方法，通过仿真计算和分析，验证了提前点修正的有效性并讨论了影响修正效果的因素。