【摘 要】
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气垫飞行器是一种地效飞机与气垫船的结合体,有气垫船模式、地效飞行器模式和短时越障飞行模式三种典型的工作模式。其中,气垫船模式的工作时间在其寿命周期中占比最大,是最常见的工作模式。在这种工作模式下,可以将气垫飞行器在原理上当作气垫船来研究,而对于这种新型气垫船,需要充分考虑其与传统全垫升气垫船的差异,设计出一套能适应其复杂工作特性的垫升系统,以满足性能要求。因此,总结出这种新型气垫船特有的设计问题,
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气垫飞行器是一种地效飞机与气垫船的结合体,有气垫船模式、地效飞行器模式和短时越障飞行模式三种典型的工作模式。其中,气垫船模式的工作时间在其寿命周期中占比最大,是最常见的工作模式。在这种工作模式下,可以将气垫飞行器在原理上当作气垫船来研究,而对于这种新型气垫船,需要充分考虑其与传统全垫升气垫船的差异,设计出一套能适应其复杂工作特性的垫升系统,以满足性能要求。因此,总结出这种新型气垫船特有的设计问题,并为新型垫升系统匹配一套适合的垫升性能分析方法是具有实际意义的。基于对上述问题的考虑,本文主要开展了以下几方面的研究工作:(1)新型气垫船垫升系统初步设计研究。总结新型气垫船在设计中需要考虑的问题,提出新的设计要求;利用CFD方法对可能影响垫升性能的围裙设计参数进行规律分析,并对几种刚性气道备选方案进行对比、筛选,综合分析后确定适用于新型气垫船的垫升系统初步设计方案。(2)刚性地面上的静垫升性能研究。基于CFD计算中的零间隙重叠网格技术,设计刚性地面上的静垫升性能研究方法;对静垫升平衡姿态和气垫升沉刚度进行计算,并研究风机流量和泄流高度对垫升力的影响;通过静垫升模型试验验证CFD方法的合理性和准确性。(3)静水面垫升性能研究。通过CFD方法,计算静水面上静垫升状态的平衡姿态和升沉刚度,并与刚性地面静垫升状态比较;计算在静水面上航行时的垫升状态,对比不同傅汝德数时的液面变形情况。(4)气垫船在波浪中的运动响应研究。基于傅汝德—克雷洛夫假设和绝热气体模型,编写计算程序,建立该型气垫船在波浪中的运动响应计算方法;对比气垫船在不同工况中的运动响应,并研究运动幅值随波长船长比的变化规律,验证算法的合理性。通过上述研究,设计了一套由风机、刚性气道和围裙组成的新型垫升系统,给出了适用于新型气垫船的垫升性能评估方法,并通过模型试验,验证了部分方法的合理性和准确性,为气垫飞行器的垫升系统设计提供了参考。
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