潜艇操纵面几何参数敏感性计算研究

以潜艇垂直面操纵运动线性运动方程为基础,以反映潜艇垂直面操纵性特征的典型技术指标为评价体系,提出了潜艇操纵面几何参数敏感性概念,采用敏感性指数作为评估操纵面参数对潜艇垂直面操纵性影响的指标.在主艇体参数固定条件下,为潜艇设计了系列参数的首尾操纵面,采用Bohlman的水动力估算方法,估算了该艇的线性水动力系数.在水动力估算和敏感性概念的基础上,开展了大量的敏感性计算,分析计算结果得到了潜艇首尾操纵面几何参数不影响潜艇逆速,尾操纵面对首舵升速率有很强影响等结论.     

潜艇X舵发展概况及其操纵控制特性分析

作为潜艇尾操纵面的一种发展趋势,X舵正在被越来越多的国家海军所接受。介绍了X舵在国外的发展概况,分析了它的操纵和控制特点,给出了X舵舵卡时的操纵措施。针对X舵操纵不直观这一现象,提出了X舵潜艇等效舵角转换装置设计思想,简化了X舵潜艇的操纵复杂度。通过仿真计算,比较了在舵面积相等的情况下X舵和十字舵的操纵特性     

静载对潜艇操舵规律的影响分析

通过分析计算潜艇不同静载时作定常运动的平衡角，讨论得到静载对潜艇操纵规律的影响，所得到的结论对潜艇的操纵方式和设计有一定的指导意义。     

艇尾共翼型舵水动力和尾流场特征的数值计算研究

为了研究共翼和非共翼两种方式的舵翼操纵面在艇体影响下的水动力性能和尾流场品质,对SUBOFF潜艇标准模型的尾部水平操纵面分别进行了共翼型设计和非共翼型设计,并采用数值模拟方法,计算了两种操纵面产生的艇体水动力和尾流特征。对比分析结果表明:舵角小于10°时,采用共翼型舵的艇体俯仰力矩和潜艇总垂向力比非共翼型增大30%以上;舵角大于10°后,随着舵角增大水动力优势减小,25°舵角时水动力性能基本相当。共翼型舵能够明显消减舵翼结合部涡流,可以增大舵后尾流低速区流体的速度,提高潜艇尾流场品质。采用共翼型舵的尾操纵面设计方式,对于提高潜艇操纵性水动力、改善潜艇尾流区流场品质都能起到积极效果。     

潜艇水下旋回操纵运动特性仿真研究

潜艇水下旋回运动既是潜艇一种重要的战术机动形式,也是潜艇定深直航、变深潜浮和转向机动3种最基本、最重要的运动方式之一。在对潜艇水下旋回运动特别是水下旋回对潜艇垂直面运动和横滚面运动影响进行理论分析的基础上,结合潜艇水下旋回操纵运动数学模型,编制潜艇水下旋回操纵仿真程序,分别对不同航速条件下潜艇水下旋回操纵运动进行仿真。通过理论分析和仿真研究,得出潜艇水下旋回时航速、横倾角的变化规律和艇重尾重的操纵特性,并针对潜艇水下旋回的特点提出了相应的操纵建议。     

尾附体形式对潜艇操纵性的影响研究

分析了十字型尾、T字型尾和木字型尾三种尾操纵面布局形式对潜艇操纵性的影响，指出了潜艇配备三种尾型的优劣，并分别进行了数值预报。     

近水面波浪力作用下潜体的非线性运动响应

通过对潜体近水面航行波浪力作用下非线性运动响应进行建模和计算，揭示了由于二阶波浪力民低速时潜艇操纵面舵力之不足，潜体的定深控制可能难于实现，产生逐渐上浮与露出波面的非线性现象。计算结果与自由自航模的试验结果相当吻合。     

浅谈潜艇操纵控制系统自动化的发展

本文首先回顾了潜艇操纵控制系统自动化发展历程，总结了国外潜艇操纵控制系统自动化发展水平及其发展规律，最后展望了潜艇操纵控制系统自动化的发展方向。     

波浪环境下潜艇近水面操纵特性仿真分析

为研究波浪环境下潜艇近水面的操纵特性特别是垂直面的深度控制问题,基于海勒莫公式和势流理论分别计算近水面一阶波浪力和二阶波浪力,以模型潜艇为研究对象,将波浪力计算模型融入潜艇垂直面非线性操纵运动方程,进而对波浪环境下潜艇近水面操纵运动特性进行仿真研究,分析潜艇在不同有义波高、航速和初始潜深条件下的垂直面潜浮运动响应规律和...     

潜艇逆速时的垂直面机动仿真分析

逆速是潜艇水下航行时的一种特殊状态下的速度,其垂直面操纵问题也是当前潜艇面临的一个难题。根据一种利用首舵操纵控制消除尾舵逆速影响的计算方法,得到了尾舵逆速时首尾升降舵同时操纵进行垂直面机动的方法,并通过潜艇水下垂直面操纵运动模型,对这种操纵形式进行了仿真验证,验证结果表明这种方法可使潜艇在尾舵逆速时更快更有效的进行垂直面机动。     

北极海域潜艇浮起操纵控制研究

针对潜艇在北极冰层覆盖或冰间湖海域浮起时的操纵控制，建立基于潜艇可浮海域垂向密度梯度实测数据的浮力模型和无航速浮起操纵模型，并开发了相应的操纵控制软件。以艇体姿态和垂向速度为目标，研究潜艇在北极海域的浮起操纵特性，获得北极海域典型垂向密度梯度条件下的潜艇浮起操纵控制方法。仿真试验表明：利用自身的操艇系统，潜艇能以可控方式在极地海域安全浮起，浮起惯性的有效控制是潜艇浮起操控有效性和安全性的关键因素。     

X舵与十字舵潜艇稳定性对比分析

诸多潜艇强国对X舵潜艇的应用,说明了其背后巨大的实际应用价值。X舵操纵能力较十字舵更优是公认的,但X舵潜艇在实际研究过程中航向稳定性性能是一直被忽略的问题。为了解X舵潜艇相比于十字舵潜艇的航向稳定性如何,首先利用CFD方法研究SUBOFF标模来验证数值模拟的可行性,然后对某十字舵与X舵潜艇在不同工况下进行数值仿真,计算出与潜艇航向稳定性相关的水动力导数,最后比较研究2种操纵面稳定性差异。对比分析结果表明,原十字舵潜艇方向稳定性指数为0.021 46,新设计的X舵潜艇方向稳定性指数为0.249 03。说明设计的X舵潜艇满足稳定性要求,并有足够的裕度为改进潜艇其他性能提供设计空间。     

X舵与十字舵潜艇稳定性对比分析

诸多潜艇强国对X舵潜艇的应用,说明了其背后巨大的实际应用价值。X舵操纵能力较十字舵更优是公认的,但X舵潜艇在实际研究过程中航向稳定性性能是一直被忽略的问题。为了解X舵潜艇相比于十字舵潜艇的航向稳定性如何,首先利用CFD方法研究SUBOFF标模来验证数值模拟的可行性,然后对某十字舵与X舵潜艇在不同工况下进行数值仿真,计算出与潜艇航向稳定性相关的水动力导数,最后比较研究2种操纵面稳定性差异。对比分析结果表明,原十字舵潜艇方向稳定性指数为0.021 46,新设计的X舵潜艇方向稳定性指数为0.249 03。说明设计的X舵潜艇满足稳定性要求,并有足够的裕度为改进潜艇其他性能提供设计空间。     

复合材料操纵面的设计,分析,加工和试验

本文叙述了一艘小型潜艇的操纵面设计、分析、加工和测试。该操纵面的组成为：结构用复合泡沫塑料芯，不钢操纵杆，环氧／Ｅ型玻璃钢外壳板和模压氨酯导边。     

潜艇操纵性多目标优化及灵敏度分析

以潜艇操纵面的几何尺度和纵向位置为设计变量,估算归一化后的无因次水动力系数,建立潜艇操纵性指标预报数学模型.基于iSIGHT优化平台,采取NCGA遗传算法开展潜艇操纵性指标的多目标优化设计,给出改进的优选方案,并进行灵敏度分析,评估操纵面参数对操纵性指标的影响.     

潜艇舵卡和舱室进水情况下的安全性研究

在潜艇空间运动方程基础上，结合潜艇大功角操纵性水动力试验，考虑了大功角状态下的水动力系数项对潜艇状态的影响，建立了完整的潜艇应急挽回操纵模型和高压气吹除压载水舱模型。模拟了目标潜艇艉升降舵卡和潜艇不同部位破损进水典型事故，确定了不同事故情况和不同挽回方式下的深度和速度限制安全操纵运动图，并讨论了最佳操纵方案和限制线上潜艇状态特性。仿真结果表明，数值模拟能够较好的预报潜艇舵卡和进水情况下的性能，以及潜艇能成功挽回浮出水面的能力。     

潜艇操纵模拟器综述

潜艇操纵模拟器用于潜艇操纵的模拟训练,在潜艇艇员的日常训练中具有重要地位。介绍了潜艇操纵模拟器的功能和组成,阐述了潜艇操纵模拟器的国内外发展概况,指出了潜艇操纵模拟器未来的发展方向是嵌入式、分布式和虚拟化,能够更加逼真、准确地完成各种状态下的操纵仿真训练,并以最大限度的代替实际装备作为最终目标。     

潜艇的操纵性

介绍最初开发的预报飞机大攻角操纵问题的数学方法，并把该方法应用于潜艇的操纵分析，要确定水动力系数及建立操纵数学模型需要实验测试。介绍了在这一领域法国宇航研究所所从事的研究工作。双态理论专门用于分析稳态响应和非线性系统的稳性。首先，描述该理论的一些基本观点，通过运用双态理论，实现对潜艇均衡和稳性的全面非线性研究，甚至可对活动范围边界上的运行特性进行分析，并以控制面或参数来确定稳性损失或其他危险特性。浮力变化为最敏感的因素，通过操纵数值模拟说明并取得试验结果。     

潜艇超空泡技术应用分析

结合目前国内外超空泡技术的发展,论述发展超空泡潜艇的必要性,介绍了超空泡技术基本原理。依据超空泡鱼雷的配置,提出“变形空化器”的概念;论证超空泡潜艇推进和控制系统的选择;分析导引设备和尾舵的作用以及可能出现的问题。结合4种超空泡航行体稳定模式,分析超空泡潜艇水下稳定性问题,提出超空泡潜艇发展设想。结合对潜艇操纵研究,分析超空泡潜艇的水动力特性问题。同时,对 Suboff潜艇模型进行了流场特性的仿真计算,结果表明：潜艇的头部、指挥室的迎风面、指挥室的两侧艇体和潜艇的尾翼均存在一定的沾湿区域。基于此结果,提出相应的改进方案。对超空泡潜艇未来主要工作进行展望。     

潜艇超空泡技术应用分析

结合目前国内外超空泡技术的发展,论述发展超空泡潜艇的必要性,介绍了超空泡技术基本原理。依据超空泡鱼雷的配置,提出"变形空化器"的概念;论证超空泡潜艇推进和控制系统的选择;分析导引设备和尾舵的作用以及可能出现的问题。结合4种超空泡航行体稳定模式,分析超空泡潜艇水下稳定性问题,提出超空泡潜艇发展设想。结合对潜艇操纵研究,分析超空泡潜艇的水动力特性问题。同时,对Suboff潜艇模型进行了流场特性的仿真计算,结果表明:潜艇的头部、指挥室的迎风面、指挥室的两侧艇体和潜艇的尾翼均存在一定的沾湿区域。基于此结果,提出相应的改进方案。对超空泡潜艇未来主要工作进行展望。