碟形水下滑翔机动态稳定性建模仿真研究.pdf

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1、第38卷第7期舰船科学技术Vol.38,No.72016年7月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJul.,2016碟形水下滑翔机动态稳定性建模仿真研究赵宝强(中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要:碟形水下滑翔机是一种新型水下滑翔机，由于其机身与机翼紧密连接在一起形成类飞碟的流线型，该线型具有全向运动特性，因此碟形水下滑翔机具有极高的灵活性。针对碟形水下滑翔机这一特征，利用多体动力学对碟形水下滑翔机原理样机三维定常运动过程进行仿真，分析其三维动态稳定性的特征；通过直线定常运动和直线滑翔过程中转向运动的轨迹仿真结果可以看出，碟形水下滑翔机的运动轨迹特征与

2、常规水下滑翔机相同，证实设计的碟形水下滑翔机原理样机的可行性。关键词：碟形滑翔机；动态稳定性；数学建模中图分类号：P715.5文献标识码：A文章编号：1672–7619(2016)07–0082–05doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2016.07.018Studyofmodelingandsimulationofdisc-underwatergliderdynamicstabilityZHAOBao-qiang(ChinaShipDevelopmentandDesignCenter,Wuhan430064,China)Abstract:Disc-un

3、derwatergliderisanewtypeofunderwaterglider,sinceitsfuselageandwingsareconnectedtogetherformingakindofsleekflyingsaucerwhichhasomnidirectionalmobility,disc-underwatergliderisveryflexible.Forthisfeature,three-dimensionalunsteadymotionofdisc-underwatergliderprototypeissimulatedandthecharacteri

4、sticsofitsthree-dimensionaldynamicstabilityisanalyzedbyuseofmulti-bodydynamics.Tracksimulationresultsoflinearsteadymotionandsteeringmovementsduringlinearglidingprocessshowthatthetrajectoryofthedisc-underwatergliderissamewithconventionalunderwaterglider,whichconfirmsthefeasibilityoftheself-d

5、esigneddisc-shapedunderwatergliderprototype.Keywords:underwaterglider；dynamicstability；mathematicalmodeling0引言形成类飞碟的流线型，其具有全向运动特性因此具有极高的灵活性，并且该种外形具有在同一水层运动良水下滑翔机是将浮标技术与水下自主航行器技术好的水动力特性，对于各方向来流阻力较小，具有良相结合的产物，具有成本低、噪声小、自主性强，维好的抗洋流干扰能力。同时球形耐压舱能够承受更高护费用低、重复利用率高、操作简单、对母船依赖性的水压，封闭且一体化的外观令碟形水下滑翔机的

6、隐小及可实现编队协同作业等优点。水下滑翔机外形大蔽性和可靠性更高。采用极坐标式变质心姿态调节机多为类鱼雷的流线型，此外形适合远程高速运行，其构来调整滑翔机的姿态，空间利用率大大提高。在坐转向半径大，机动性能较差，运动不够灵活。然而在地观测和侦查时，碟形水下滑翔机中心对称的外形对实际应用过程往往要求水下滑翔机具有灵活的机动性于各方向来流阻力较小，具有更好的抗洋流干扰能力。能，这样有利于水下滑翔机及时纠正航行，改变位碟形水下滑翔机通过改变自身重心相对于浮心的置，便于水下作业和军事打击侦察。另外类鱼雷型水位置来调节水下姿态，利用碟形柔性固定翼将净浮力下滑翔机在坐地观测和侦查时容易受

7、到海底洋流的干转换为前进驱动力从而实现锯齿状的下潜上浮滑翔路扰，特别是垂直于机身方向的洋流。径，滑翔过程中通过改变横滚姿态实现转向。碟形滑碟形水下滑翔机的机身与机翼紧密连接在一起，翔机采用球形耐压舱体和流线型碟形固定翼设计，利收稿日期:2015–08–13；修回日期:2016–02–02基金项目:国家自然科学基金(51279107)；国家科技重大专项(2011ZX05027)作者简介:赵宝强(1990–)，男，助理工程师，主要从事舰船总体设计研究。第38卷赵宝强：碟形水下滑翔机动态稳定性建模仿真研究·8