检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：黄代玲电子科技大学

学位级别：硕士

在具有强对抗性、高防护性的现代海上战争中,跨介质飞行器以其灵活多变的运动方式和对不同作战要求超强的适应能力而广受关注。特别是在水空两相界面区域,这一区域对于雷达和声纳等探测设备以及火力拦截系统而言往往是一个盲点,在此区... 详细信息

在具有强对抗性、高防护性的现代海上战争中,跨介质飞行器以其灵活多变的运动方式和对不同作战要求超强的适应能力而广受关注。特别是在水空两相界面区域,这一区域对于雷达和声纳等探测设备以及火力拦截系统而言往往是一个盲点,在此区域利用跨介质飞行器来躲避攻击、实现隐蔽突防具有很大优势。水面滑跳运动作为一种跨介质运动,可通过击水获得升力从而弹跳出水,通过多次弹跳实现增程,具有卓越的机动性和隐蔽性。将物体的水面滑跳运动应用于跨介质飞行器,可实现飞行器在低能耗的状态下在水面运动,增强飞行器在反舰攻击中的突防能力、躲避侦察和自身防护能力,同时还能避免跨介质飞行器多次出入水的动力问题和制导技术难题。本文提出一种将水翼用于跨介质飞行器水面滑跳运动的设计方案,利用计算流体力学(CFD)工具,对水翼滑跳运动的影响参数进行分析,将翼板作为跨介质飞行器的滑跳板,并对连接翼板和飞行器的支柱及翼板安装位置进行参数分析。具体内容如下: (1)分别从经典滑跳理论和考虑重力波阻的分阶段滑跳理论对二维平板滑跳运动学方程进行分析和对比,研究重力波阻在平板滑跳过程中的影响;对圆盘和平板的水面滑跳运动进行数值模拟,验证数值方法模拟物体的水面滑跳运动的可靠性与必要性; (2)对二维平板和翼型的水面滑跳运动进行数值模拟,考虑能量消耗,分析翼型形状对滑跳运动的影响,结果表明具有一定相对弯度的翼型NACA1412具有更优能量效率;通过参数分析研究初始运动条件对滑跳运动的影响,最终确定较大的初始速度、较小的投掷角和20°的入水姿态角更利于提升滑跳运动的性能; (3)分别从理论和数值两方面验证了三维翼板与二维翼型的滑跳运动的相似性;考虑了翼板外形对滑跳运动的影响,数值分析结果表明水翼板在展弦比为3,后掠角为15°的情况下具有更优的滑跳性能,从而确定了面向跨介质飞行器的滑跳翼板的外形; (4)通过对带水翼滑跳装置的跨介质飞行器进行数值模拟,综合考虑能量消耗和跨介质飞行器滑跳过程中的姿态变化,分析水翼滑板支柱高度、间距及安装位置对滑跳表现的影响,得到支柱高度主要影响滑跳效能、支柱间距主要影响横向稳定性,水翼安装位置主要影响纵向稳定性的结论。

关键词：水面滑跳水翼跨介质飞行器数值模拟

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变构型跨介质飞行器设计与水空动力学特性分析

变构型跨介质飞行器设计与水空动力学特性分析

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作者：阳舒电子科技大学

学位级别：硕士

跨介质飞行器具有空中飞行和水下潜航的多域运动能力,其在民用和军事领域都具有潜在的应用价值。现有的跨介质飞行器多采用溅落式入水,该过程中飞行器承受的冲击大,容易对机身结构和设备造成损坏。因此,研究适宜的总体布局形式和出入水... 详细信息

跨介质飞行器具有空中飞行和水下潜航的多域运动能力,其在民用和军事领域都具有潜在的应用价值。现有的跨介质飞行器多采用溅落式入水,该过程中飞行器承受的冲击大,容易对机身结构和设备造成损坏。因此,研究适宜的总体布局形式和出入水方式对水空航行和稳定的介质跨域具有重要的现实意义。本文提出了一种变构型跨介质飞行器设计方案,该飞行器借助水翼实现渐进式介质跨越,运用数值模拟方法研究了飞行器的气水动特性和跨介质过程的动力学特性。具体的研究内容及结论如下: (1)在兼顾水空航行的基础上,完成了飞行器的总体布局设计和气水动外形设计,预估了飞行器总体参数,确定了主机翼、水翼和尾翼等部件的参数,建立了飞行器的三维模型。 (2)采用定常数值方法分析了机翼展开时,空气来流速度为10m/s、15m/s和20m/s,迎角-5°～20°的气动力特性;分析了机翼展开和折叠时,水来流速度为0.5m/s、1m/s和1.5m/s,迎角-3°～3°的水动力特性。研究表明:主机翼折叠可有效降低潜航时的升力和阻力,变构型是水空飞行的有效手段,所设计的跨介质飞行器具有水空航行的可行性。 (3)采用重叠网格技术和多相流模型,分析了不同来流速度和不同迎角下出水的特性;分析了着水速度一定的情况下,不同姿态角下着水的特性;阐释了主要部件受力在介质跨越阶段变化的规律和原因。研究表明:水翼是渐进式介质跨越的有效手段,主机翼和水翼的尺寸匹配是顺利出水的关键,本文给出了一种确定水翼尺寸的方法和步骤。 (4)搭建了原理样机并进行了水面滑行试验和潜航试验。试验表明:飞行器可以在水面滑行起飞,中空机翼结构利于下潜,渐进式出入水方式可行。不同尺寸的水翼在水面滑行起飞时产生了不同的效果,基本验证了水翼尺寸是确保顺利出入水的关键。本文的设计思路和方法可为跨介质飞行器的设计及优化提供参考,特别是采用水翼实现渐进式介质跨越的飞行器构型,进一步推进跨介质飞行器在军事和民用领域的研制及落地。

关键词：跨介质飞行器水翼重叠网格气水动分析

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仿生跨介质飞行器水气动布局融合设计及出水特性分析

仿生跨介质飞行器水气动布局融合设计及出水特性分析

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作者：贺永圣吉林大学

学位级别：硕士

跨介质飞行器是一种可在空中和水下两栖巡航并能自由穿越水气界面的新型无人运动平台。为了保证其干飞、入水、潜行、出水四种典型运行功能,跨介质飞行器在设计时应兼顾空气和水介质性质差异,融合飞行器和航行器设计优势。本文运用组合... 详细信息

跨介质飞行器是一种可在空中和水下两栖巡航并能自由穿越水气界面的新型无人运动平台。为了保证其干飞、入水、潜行、出水四种典型运行功能,跨介质飞行器在设计时应兼顾空气和水介质性质差异,融合飞行器和航行器设计优势。本文运用组合仿生设计跨介质飞行器气/水动布局,分析其气动和水动力性能,阐释飞行器斜出水过程轴向力及力矩变化特性,为飞行器出水提供设计依据。本文选取翠鸟和龙虱为仿生模本,设计了飞行器气水动融合流体动力布局形式,以机翼后掠角为变量,设计四种飞行器方案,分析四种方案飞行器不同攻角下气动及流场特性;以升阻比为参数择优设计方案进行水动特性分析,确定了机翼后掠角40°设计方案作为跨介质飞行器流体动力外形设计方案。飞行器出水过程主要受浮力和阻力影响,且随出水两者均减小,阻力主要为飞行器表面摩擦阻力及附着水拖曳力。取后掠角40°设计方案,将整机模型缩小四倍,取角度为45°、60°、75°,速度为1m/s、2m/s、3m/s,9组工况进行缩比模型出水试验,分析不同工况下出水飞行器轴向力变化。3D打印缩比模型,按重力等于水下静止浮力为模型配重,未出水前飞行器水下状态可近似为零攻角运行,不同出水角度轴向力差距不大,随着出水角度增加受重力轴向分力增加影响飞行器轴向力变大,变化量也相对增加。从出水速度看,出水速度增加出水时间减少,摩擦阻力增大,轴向力变大,且随着速度增加,轴向力变化更剧烈。飞行器出水过程无明显水花飞溅,整体流线型较好,出水后尾羽流形成“水幕”现象,随出水“水幕”自两侧边缘中部开始断裂直至“水幕”完全消失。运用动网格技术对飞行器原机模型出水模拟,编译UDF控制飞行器运动。通过对比60°出水三个速度下试验与模拟轴向力,两者轴向力变化趋势近似一致,验证了模拟对出水问题的准确性。30°～75°四个出水角度数值模拟表明,飞行器随着出水速度增加俯仰力矩大幅增大,力矩对速度变化反应明显。在低速下,随着出水角度增加,力矩降低,75°较30°出水最大力矩降低20%;在中高速4m/s及6m/s俯仰力矩随出水角度变化较小,出水速度的增加弱化了出水角度对俯仰力矩的影响程度。

关键词：跨介质飞行器组合仿生融合设计出水性能

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跨介质飞行器的应用与技术特点分析

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军民两用技术与产品 2015年第10期 22-23页

作者：孙泽鹏宋乾福贾重任中航工业特飞所/中航通飞研究院有限公司珠海519040

跨介质飞行器是集潜艇、水面舰艇和飞机的优势于一身，可以在水中潜航，又能在水面起降和滑行，还能在空中飞行的新型特种飞行器，主要应用于插入式作战和近海侦察等特殊作战任务，可作为现有武器装备系统的补充。文章阐述了跨介质飞行... 详细信息

跨介质飞行器是集潜艇、水面舰艇和飞机的优势于一身，可以在水中潜航，又能在水面起降和滑行，还能在空中飞行的新型特种飞行器，主要应用于插入式作战和近海侦察等特殊作战任务，可作为现有武器装备系统的补充。文章阐述了跨介质飞行器的主要特点和用途，重点介绍了跨介质飞行器的技术应用，对跨介质飞行器的技术难点进行了分析。

关键词：跨介质飞行器潜射无人机潜航飞行器

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跨介质飞行器相关技术及分析

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航空动力 2024年第2期 13-16页

作者：刘阳吴祯龙谭慧俊南京航空航天大学

随着科技的发展,单介质的航行不足以满足人们的需求,在创新性交叉领域对跨介质飞行器开展研究,引起了航空业界的广泛关注。跨介质飞行器在质量匹配、机身外形、机翼布局、结构设计,以及动力系统等方面具有显著的特殊性。近年来,空中无... 详细信息

随着科技的发展,单介质的航行不足以满足人们的需求,在创新性交叉领域对跨介质飞行器开展研究,引起了航空业界的广泛关注。跨介质飞行器在质量匹配、机身外形、机翼布局、结构设计,以及动力系统等方面具有显著的特殊性。近年来,空中无人飞行器和水下无人潜行器技术得到了飞速发展,广泛应用于军用和民用领域。但单介质飞行器工作能力会受到许多条件的限制,例如,飞行器的自身工作范围、推进能源的补充等。

关键词：跨介质飞行器动力系统结构设计创新性机翼质量匹配机身外形特殊性

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跨介质飞行器近水面滑跳运动数值模拟研究

跨介质飞行器近水面滑跳运动数值模拟研究

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：田北晨刘涛涛黄彪吴钦北京理工大学机械与车辆学院

近水面滑跳飞行是一种有效的高机动、高突防、跨介质飞行模式。本文基于STAR-CCM+软件中的DFBI运动模型,k-ε湍流模型并结合VOF界面捕捉方法,实现了跨介质飞行器近水面滑跳运动过程中多相流场的数值模拟,重点分析了初始入水速度和俯仰... 详细信息

近水面滑跳飞行是一种有效的高机动、高突防、跨介质飞行模式。本文基于STAR-CCM+软件中的DFBI运动模型,k-ε湍流模型并结合VOF界面捕捉方法,实现了跨介质飞行器近水面滑跳运动过程中多相流场的数值模拟,重点分析了初始入水速度和俯仰角对跨介质飞行器近水面滑跳过程载荷特性及流场特征的影响。研究结果表明:跨介质飞行器以近水面滑跳方式运动时,运动轨迹呈类正弦规律波动,每次触水瞬间飞行器均会受到较大的砰击载荷,且砰击载荷随着飞行距离的增加逐渐降低。相同俯仰角下,一定的初始入水速度区间内飞行器可实现滑跳运动,且初始入水速度越大,飞行器滑跳运动距离越远,受到的砰击载荷越大。随着初始入水俯仰角减小,飞行器运动速度衰减减慢,滑跳次数增多,运动更加稳定。

关键词：跨介质飞行器近水面滑跳砰击载荷

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跨介质飞行器旋翼近水面效应研究进展

跨介质飞行器旋翼近水面效应研究进展

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：白兴之王宇吴文华张代贤范召林余雷中国空气动力研究与发展中心跨介质飞行器研究中心中国空气动力研究与发展中心

旋翼/涵道风扇跨介质飞行器在介质跨越阶段会受到近水面效应作用,对飞行器在水面起降造成潜在的危害。本文主要对旋翼近水面实验研究进展进行综述,阐述其发现历程及对跨介质飞行器气动特性、结构损伤的具体影响;对旋翼/涵道风扇近水面... 详细信息

旋翼/涵道风扇跨介质飞行器在介质跨越阶段会受到近水面效应作用,对飞行器在水面起降造成潜在的危害。本文主要对旋翼近水面实验研究进展进行综述,阐述其发现历程及对跨介质飞行器气动特性、结构损伤的具体影响;对旋翼/涵道风扇近水面效应的影响因素、影响规律进行了系统总结,将旋翼尾迹诱导的水面变形归纳为三类:凹陷、飞溅、穿透,并初步建立了水面变形与旋翼气动特性的联系。在此基础上,针对现阶段近水面效应研究"建模难、算不准、测不了"等难题,指出水气交混流场中液滴群对多相流数值模拟、流场测量造成的困难,梳理了旋翼近水面效应未来的研究方向及关键问题,为水气交混流场测量相关实验研究提供参考。

关键词：跨介质飞行器旋翼近水面效应液滴自由面

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基于OpenFOAM跨介质飞行器气/水跨界两相流理论分析及优化设计

基于OpenFOAM跨介质飞行器气/水跨界两相流理论分析及优化设计

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作者：卫军吉林大学

学位级别：硕士

跨介质飞行器是一种可由水到空气亦或者由空气到水实现跨介质运动的两栖无人飞行器,但在实现跨越介质临界界面的过程中,会涉及到典型的复杂多变、非线性、强干扰、多耦合的多相流问题,为此本文结合航空科学基金项目“基于无轴变桨距矢... 详细信息

跨介质飞行器是一种可由水到空气亦或者由空气到水实现跨介质运动的两栖无人飞行器,但在实现跨越介质临界界面的过程中,会涉及到典型的复杂多变、非线性、强干扰、多耦合的多相流问题,为此本文结合航空科学基金项目“基于无轴变桨距矢量推进器的自由变体空潜两栖无人飞行器”,重点开展精确捕捉飞行器临近、跨越、驶离气/水界面的运动状态和求解水/空气之间的多耦联问题研究,相关内容如下:一、设计了一种基于多旋翼上下分层布局的改进型跨介质飞行器,并对其进行了空气和水下单介质气动特性模拟预测以及跨界数值模拟。主要工作是在建立改进型跨介质飞行器新型结构基础上,通过OpenFOAM开源数值平台对三维雷诺平均应力模型(RANS)进行数值求解,并且植入k Omega SST模型算法模拟湍流流动,采用三种不同网格细化等级进行网格无关性检验,获得在不同网格细化等级的条件下流场参数,验证不同等级网格参数的独立性。对于跨域前和跨域后的分析,采用滑移网格法对空气旋翼和水下螺旋桨的旋转运动进行气动力求解,通过求解结果得到了跨介质飞行器的单介质气动特性。二、对于跨介质飞行器跨界模拟预测是本文研究重点,本文采用VOF算法对气/水界面进行界面变形捕捉,并且由于这一过程中涉及到机体运动,因此运用重叠网格技术避免传统动网格变形问题。在这一数值模拟预测过程中,分析了跨介质飞行器不同入水角度,不同入水高度对机体负载,运动姿态产生的影响以及机体入水的空泡演化规律。在此基础上,为了模拟跨界环境的真实性与复杂性,引入数值造波技术,分析了不同波浪干扰下,机体入水负载,运动姿态以及空泡演化规律。最后对有波和无波条件下数值参数进行对比,分析了有波和无波条件下的跨界性能差异。三、通过对试验元器件的选型设计,搭建了跨介质飞行器试验样机,并且建立了试验水池场地,通过遥控飞行,完成了飞行器的垂直和倾斜入水跨界过程,验证了飞行器的跨介质能力。另一方面,通过对水下螺旋桨的推进控制,验证了了飞行器水下作业的能力。本文所采用的数值算法,网格划分手段可以应用于复杂形状入水数值研究,为跨介质飞行器实现介质跨越,机体减阻,复杂形状入水空泡发展规律等提供了一定指导。

关键词：跨介质飞行器多相流重叠网格技术空泡演化

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组合仿生跨介质飞行器设计及流固耦合性能研究

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无人系统技术 2022年第3期5卷 28-39页

作者：罗剑桥刘晓东马文朝孟军辉北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对已有采用溅落方式入水的跨介质固定翼飞行器存在的机翼变构能力弱、气/水动性能尚有提升空间等问题,基于组合仿生理念提出了一种跨介质飞行器的设计方案。通过拼合翠鸟头部和龙虱身体构建了组合仿生机身外形,并参照鸟类翅翼设计了... 详细信息

针对已有采用溅落方式入水的跨介质固定翼飞行器存在的机翼变构能力弱、气/水动性能尚有提升空间等问题,基于组合仿生理念提出了一种跨介质飞行器的设计方案。通过拼合翠鸟头部和龙虱身体构建了组合仿生机身外形,并参照鸟类翅翼设计了能够进行复杂变构型的仿生变体机翼,大幅提高了跨介质飞行器对多种运行模式和工况的适应性。在总体参数设计的基础上,通过数值仿真方法完成了空中飞行状态下气动特性分析和介质跨越过程流固耦合特性分析,进一步探究了组合仿生飞行器的特点。结果表明,所设计多种机翼构型可满足不同工况需求,组合仿生机身方案与传统流线型机身方案相比,空中飞行阻力系数减小13.1%,升阻比提高2.8%,入水过程最大冲击载荷降低20.9%,最大过载减小39.4%。文中所做的工作能够为跨介质飞行器的实现提供新的思路。

关键词：跨介质飞行器组合仿生飞行性能气动性能流固耦合性能

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基于神经网络的跨介质飞行器水动力系数快速预示方法

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无人系统技术 2022年第3期5卷 12-19页

作者：叶年辉龙腾史人赫刘震宇北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

近年来,跨介质飞行器能够充分利用在不同介质中的优势,受到国内外的广泛关注。为充分提升跨介质飞行器水动系数的计算效率,提出了一种基于神经网络的跨介质飞行器水动力系数快速预示方法。首先,建立了跨介质飞行器的水动分析模型,并对... 详细信息

近年来,跨介质飞行器能够充分利用在不同介质中的优势,受到国内外的广泛关注。为充分提升跨介质飞行器水动系数的计算效率,提出了一种基于神经网络的跨介质飞行器水动力系数快速预示方法。首先,建立了跨介质飞行器的水动分析模型,并对模型进行校验。在此基础上,引入神经网络近似思想,建立了跨介质飞行器水动力系数神经网络预示模型;以飞行器在水中的攻角与速度为神经网络输入,升力系数与阻力系数为神经网络输出,通过少量的训练样本实现对跨介质飞行器在水中不同工况下的水动力系数快速预测。工程案例结果表明,文中提出的基于神经网络的跨介质飞行器水动力系数快速预示方法能够在保证水动力系数插值表精度的前提下,计算效率提升47%以上,从而验证了本文研究工作的有效性与工程实用性。

关键词：神经网络跨介质飞行器水动力系数近似建模模型校验复相关系数

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