出對應的氣動阻力，其中，P為空氣密度，S為實船全船參考面積；
[0043] (4)根據(jù)公另
計算出起飛離水速度，其中G為全機起飛重 量；
[0044] (5)分三段擬合出⑵中水動力阻力Dwat、推力T和縱傾角γ與速度相關的多項 式：
[0048] 其中，Xg為重心位置，如圖2所示，1為出現(xiàn)第一水動力阻力峰后的最小水動力阻 力的速度點，V 2為全船帶動力水池試驗中最大速度換算到實船的速度，Vga為起飛離水速度， 受試驗條件和安全因素限制，一般水池試驗所能達到的最大速度^都會小于起飛離水速度 V ga;從V 2到V ga之間的水動力阻力按直線下降到零處理，縱傾角按設定的某個起飛角度線 性過渡處理，推力按起飛最大推力線性過渡處理；由于從Vjlj V ga-般過渡很快，因此對水 動力阻力等進行線性過渡處理是合理可行的；
[0049] (6)根據(jù)步驟（3)中確定的氣動阻力計算公式Dx= 0· 5 P V 2CxS,結合速度V、阻力 系數(shù)Cx的值即可算出D x，再分三段擬合出實船氣動阻力仏關于速度和縱傾角的多項式為：
[0051] 其中，γ和V與（5)中的定義相同；
[0052] (7)判斷（5)中擬合的各個多項式在分段點處VJPV^否連續(xù)，若連續(xù)則進入步 驟（8)，否則提高擬合次數(shù)進入步驟（5);
[0053] (8)利用牛頓第二定律可列出起飛滑水過程中的運動方程：
[0055] 將（5)、（6)中的T、Dwat和D ,代入上式分段積分求和即可求得該地效飛行器不同 狀態(tài)的起飛離水時間t，再結合滑水距離L和起飛離水時間t的關系式dL = Vdt，可求出起 飛滑水距離L。其中，Φ為發(fā)動機安裝角，γ為飛行器縱傾角，G為全機重量，g為重力加 速度，T為推力，Dwat為水動力阻力，D x為氣動阻力。
[0056] 下面以一個具體實例進一步說明本發(fā)明的工作過程。某帶動力增升地效飛行器重 量G = 49000N，參考面積S = 98平方米，發(fā)動機安裝角Φ = 3°，經水池試驗后，將某重心 位置時試驗結果換算到實船，結果如表1所示；
[0057] 表 1
[0058]
[0059] 風洞試驗結果如表2所示；
[0060] 表 2
[0061]
[0062] 結合表1中縱傾角的值，可計算出起飛離水運動過程中的阻力系數(shù)如表3所示；
[0063] 表 3
[0064]
[0065] 根據(jù)公式
計算出起飛離水速度Vga= 28. lm/s ;
[0066] 分三段擬合出表1中水動力阻力Dwat、推力T和縱傾角γ與速度相關的多項式：
[0067]
[0070] 由于選取的是一個重心和重量狀態(tài)的數(shù)據(jù)，因此，水動阻力、推力和縱傾角的多項 式是速度的一元函數(shù)。
[0071] 根據(jù)氣動阻力計算公式Dx= 0· 5 P V2CxS,結合表三中速度V、阻力系數(shù)Cx的值即可 算出D x，再分三段擬合出Dx與速度相關的多項式：
[0075] 將Dx、V、Dwat和γ分段代入上述方程積分求和，即可求出起飛滑水時間t = 28. 57s ;再根據(jù)dL = Vdt，即可求出起飛滑水距離L = 445. 3m。通過上述實例可知，本發(fā)明 計算起飛性能的數(shù)據(jù)有發(fā)動機推力、水動阻力和氣動阻力，其中發(fā)動機推力和氣動阻力目 前通過試驗或計算手段都能準確的獲取，表4列出了獲得表1中試驗數(shù)據(jù)時水池試驗和CFD 計算工作量對比情況，由表4可知水池試驗無論是從工作量還是從準確度上都要明顯優(yōu)于 CFD計算，所以本發(fā)明從數(shù)據(jù)源頭保證了計算結果的可靠性和準確性，此外，對于帶動力增 升的地效飛行器，在其起飛滑水過程中，運動狀態(tài)還受氣墊升力的影響，其運動狀態(tài)的模擬 更加復雜，很難通過CFD計算獲得所需數(shù)據(jù)，而水池試驗不會有這樣的問題。
[0076] 表 4
[0077]
[0078] 本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員的公知技術。
【主權項】
1. 一種地效飛行器起飛性能求解方法，其特征在于步驟如下： (1) 對地效飛行器進行全機帶動力水池模型試驗并獲取試驗數(shù)據(jù)；所述試驗數(shù)據(jù)包括 試驗速度區(qū)間的水動力阻力、推力、縱傾角和速度； (2) 將步驟（1)中獲得的試驗速度區(qū)間的水動力阻力、推力和縱傾角換算到實船，得到 實船的水動力阻力Dwat、推力T和縱傾角y;所述實船是指真實的地效飛行器； (3) 根據(jù)步驟（1)中水池試驗中獲得的縱傾角Y，結合CFD計算或者風洞試驗數(shù)據(jù)，計 算出對應縱傾角下升力系數(shù)C1和阻力系數(shù)Cx，根據(jù)氣動阻力計算公式Dx= 0.5PV2CxS計算 出對應的氣動阻力，其中，P為空氣密度，S為實船全船參考面積； (4) 計算出起飛離水速度Vga; (5) 分三段擬合出步驟（2)中水動力阻力Dwat、推力T和縱傾角y與速度V相關的多 項式； (6) 根據(jù)步驟（3)中結果，擬合出實船氣動阻力Dx關于速度和縱傾角的多項式； (7) 判斷步驟（5)中擬合的各個多項式在分段點處VJPV2是否連續(xù)，若連續(xù)則進入步 驟（8)，否則提高擬合次數(shù)重新執(zhí)行步驟（5); (8) 利用牛頓第二定律可列出起飛滑水過程中的運動方程：將步驟（5)、（6)中的T、Dwat和DxR入上式分段積分求和即可求得該地效飛行器不同 狀態(tài)的起飛離水時間t，再結合滑水距離L和起飛離水時間t的關系式dL=Vdt，求出起飛 滑水距離L，從而完成所述地效飛行器起飛性能的求解； 其中，巾為發(fā)動機安裝角，g為重力加速度。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種地效飛行器起飛性能求解方法，其特征在于：所述步驟 (2)中水動力阻力和推力的換算關系式為F全機=F模sA3,F全機為實船的水動力阻力或者推 力；F模s為與相對應的模型的水動力阻力或推力；A為試驗模型的縮放比例因子；角度 的換算關系式為y = 丫 ，丫Mi為實船的縱傾角，丫 為模型的縱傾角；速度的換算3. 根據(jù)權利要求1所述的一種地效飛行器起飛性能求解方法，其特征在于：所述步驟 (4) 中計算出起飛離水速度Vga具體為：4. 根據(jù)權利要求1所述的一種地效飛行器起飛性能求解方法，其特征在于：所述步驟 (5) 中水動力阻力Dwat、推力T和縱傾角y與速度V相關的多項式為：其中，Xg為實船重心位置，V1為實船出現(xiàn)第一水動力阻力峰后的最小水動力阻力對應 的速度點，V2為全機帶動力水池模型試驗的最大速度換算到實船的速度，Vga為實船起飛離 水速度，fi、&和f3分別是在不同速度區(qū)間水動力阻力Dwat關于V、Xg、G的多項式，gi、&和 g3分別是在不同速度區(qū)間推力T關于V、Xg、G的多項式，hphjPh3分別是在不同速度區(qū)間 縱傾角y關于V、Xg、G的多項式。5.根據(jù)權利要求1所述的一種地效飛行器起飛性能求解方法，其特征在于：所述步驟 (6)擬合出的實船氣動阻力Dx關于速度和縱傾角的多項式為：其中，YryJPy1分別是在不同速度區(qū)間是氣動阻力Dx關于V和Y的多項式。
【專利摘要】一種地效飛行器起飛性能求解方法，起飛性能包括起飛離水速度、離水時間和滑水距離。本方法通過仔細分析全機帶動力水池模型試驗數(shù)據(jù)中的水動力阻力和速度、重心以及重量的關系，推力和速度、重心以及重量的關系，縱傾角和速度、重心以及重量的關系，尋找特征點，分段擬合出水動力阻力、推力以及縱傾角的關系式，結合CFD計算結果或者風洞試驗結果，求得氣動阻力和速度的關系式，再根據(jù)地效飛行器運動方程能夠快速、有效的解算出地效飛行器不同狀態(tài)起飛性能。本發(fā)明提供了一種適用于地效飛行器起飛性能的計算方法，為地效飛行器的總體性能計算提供良好的條件。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105046048
【申請?zhí)枴緾N201510336421
【發(fā)明人】汪洋, 朱文國, 吳偉偉, 李志國
【申請人】中國航天空氣動力技術研究院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月17日