直升机动态着舰流场下的旋翼气动载荷分析

发布时间：2024-03-07 05:20

　　直升机着舰流场复杂多变,严重影响着旋翼的气动环境,进而影响直升机着舰安全。本文基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术建立了一个直升机动态着舰的数值模拟方法,并以此研究直升机着舰过程中的气动载荷变化。该方法以N-S方程作为控制方程,并选取k-ω湍流模型来提高对涡流场的捕捉精度,采用动量源方法模拟旋翼。应用所建立的方法,着重分析了直升机侧弦进场、垂直降落过程中的耦合流场特征和气动载荷变化。结果表明:直升机侧弦进场时旋翼会与甲板舷涡以及舰船艉部的涡回流区发生较强的涡干扰,导致拉力显著降低,在舰面效应的影响下易产生一个附加的滚转力矩,影响直升机姿态稳定;垂直降落时在上述干扰的综合作用下,旋翼拉力呈现出先减小、后增大的特点,各气动载荷在接近甲板时会出现剧烈的波动,加大了着舰风险。

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【部分图文】：

图1孤立舰船流场网格划分

图1给出了孤立舰船的网格示意图，同时为了保证舰船周围流场的计算精度，对舰船周围区域以及飞行甲板上方进行局部网格加密设置。图2是以作用盘代替旋翼的网格划分示意图。图2孤立旋翼网格划分示意图

图2孤立旋翼网格划分示意图

图1孤立舰船流场网格划分2算例验证

图3与机库等高度处甲板上方各流向速度分布计算与试验结果的比较

假设舰船静止不动，气流正向流过船体（风向角为0°），设置来流速度为20m/s。图3为本文CFD计算的飞行甲板上方空间直线上的速度分布曲线与文献数据[14]的对比结果。该直线位于飞行甲板纵向对称平面内，与机库顶端等高。横轴为y向坐标与飞行甲板宽度b的比值，纵轴为各速度分量与来流速....

图4不同截面处沿来流速度方向速度云图计算与试验结果的比较

为了清晰地显示出孤立舰船流场的速度空间分布，将在甲板上方设置4个截面，且截面距离机库门的距离分别为甲板长度的25%,50%,75%和100%。图4为这4个截面处的纵向来流速度分量的计算结果与风洞试验结果[15]的对比图，图中纵坐标为纵向来流速度分量u与相对来流速度U[i]的无因次....

本文编号：3921445