地效飞行器总体设计中若干问题研究

论文摘要

地效飞行器是利用飞机地面效应产生升力的飞行器,可用于登陆运输,反潜,布雷,攻击航母,海上辑私,水上救生等,具有广阔的市场和应用前景。本文针对某型地效飞行器总体设计中的若干问题进行了研究。内容包括四个方面:(1)针对地效飞行器外形和总体布置CAD建模问题,研究了在CATIA环境下如何快速地建立地效飞行器的参数化CAD模型。基于这个参数化CAD模型,只要修改总体参数,就能快速地生成某型地效飞行器宽体和窄体2种方案的外形和总体布置CAD模型。(2)由于地效飞行器气动特性对其飞行性能的影响很大,因此有必要对该地效飞行器的2种设计方案(宽体和窄体)的气动特性进行分析。本文应用涡格法和附面层理论建立了地效飞行器气动分析模型,计算和比较了2种设计方案的气动特性。(3)为了获得更好的气动特性,应用基于代理模型的优化方法,对地效飞行器宽体方案的气动外形进行了优化。比原设计方案相比,优化后的外形方案的气动阻力下降了14.6%。(4)针对该型地效飞行器在水面上起飞的问题,分析了地效飞行器在水面上起飞过程,建立了地效飞行器在水面上起飞滑跑距离的计算公式,编写了相应的计算程序,并对该型地效飞行器的起飞滑跑距离进行了计算。本文的研究成果为该型地效飞行器外形和总体布置快速CAD建模、气动特性的初步分析、气动外形的优化设计、起飞滑跑距离的估算提供了一个有效的手段,可加快该型地效飞行器总体设计进程,并有助于获得更好的设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 地效飞行器的概念
• 1.2 地效飞行器的发展简况
• 1.3 “天使鸟”号地效飞行器
• 1.4 本文的研究背景和工作内容
• 第二章 地效飞行器总体方案的参数化建模
• 2.1 参数化建模方法
• 2.2 CATIA 环境下参数化建模方法
• 2.3 12 座地效飞行器总体方案
• 2.4 地效飞机的参数化建模
• 2.4.1 机身外形参数化建模
• 2.4.2 机翼外形参数化建模
• 2.4.3 分水体参数化建模
• 2.4.4 尾翼参数化建模
• 2.4.5 发动机位置参数设置
• 2.5 地效飞机内部布置的参数化模型
• 2.5.1 座舱布置的参数化建模
• 2.5.2 油箱和电瓶参数化建模
• 2.5.3 其他参数设置
• 2.6 地效飞行器总体方案CAD 模型的生成
• 2.7 小结
• 第三章 地效飞行器气动特性分析
• 3.1 涡格法原理
• 3.2 基于AVL 程序的地效飞行器气动分析模型
• 3.3 地效飞行器摩擦阻力的计算
• 3.4 宽体方案和窄体方案气动特性的比较
• 3.4.1 高飞时气动特性的比较
• 3.4.2 地效高度对地效飞行器气动特性的影响
• 3.4.3 重心和焦点位置对地效飞行器气动特性的影响
• 3.5 小结
• 第四章 地效飞行器气动外形优化
• 4.1 优化问题的描述及定义
• 4.2 优化方法
• 4.2.1 地效飞行器气动分析代理模型
• 4.2.2 优化算法
• 第五章 地效飞行器起飞滑跑距离分析与计算
• 5.1 地效飞行器起飞滑跑的过程
• 5.2 地效飞行器的起飞滑跑过程分析及假设
• 5.2.1 地效飞行器的正常起飞
• 5.2.2 运动的微分方程式
• 5.2.3 运动方程的简化假设
• 5.3 地效飞行器的起飞滑跑距离计算
• 5.3.1 起飞滑跑时螺旋将拉力的计算
• 5.3.2 地效飞行器在起飞滑跑时的气动力计算
• 5.3.3 地效飞行器流体动力阻力的计算
• 5.3.4 地效飞行器起飞滑跑的距离的计算
• 5.4 小结
• 第六章 总结和进一步的工作
• 6.1 本文总结
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录1 在AVL 下地效飞行器的输入文件
• 附录2 起飞滑跑距离计算程序