基于SPH的小型飞机水上迫降姿态数值仿真

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1、第４４卷第４期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．４２０１４年７月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＪｕｌ．２０１４基于ＳＰＨ的小型飞机水上迫降姿态数值仿真张盛，闫家益，朱书华，童明波（南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，江苏南京２１００１６）摘要：适航条例中要求飞机必须具备良好的水上迫降性能。早期主要通过试验方法研究飞机的水上迫降性能，但是试验耗资巨大、时间周期长。采用一种新型的数值模拟方法研究飞机水上迫降问题，利用光滑质点流体动力学（ＳＰＨ）方法模拟三级波浪，

2、建立小型飞机水上迫降模型。考虑到飞机姿态角和起落架收放状态对迫降性能的影响，建立７种计算工况，模拟得到相应的加速度响应和姿态角变化。以飞机在迫降过程中应该受到较小的加速度响应和姿态角变化为依据，通过对比分析计算结果，最终给出１２°姿态角、起落架收起为最优迫降状态的结论，为飞机迫降的入水姿态提供技术支持。关键词：水上迫降；ＳＰＨ；波浪；姿态角；起落架状态中图分类号：Ｖ３２８．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０４桘００７６桘０４NumericalSimulationofLightA

3、ircraftDitchingAttitudeBasedonSPHMethodＺＨＡＮＧＳｈｅｎｇ，ＹＡＮＪｉａ桘ｙｉ，ＺＨＵＳｈｕ桘ｈｕａ，ＴＯＮＧＭｉｎｇ桘ｂｏ（KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefense桘AdvancedDesignTechnologyofFlightVehicles，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing２１００１６，China）Abtsract：Ｕｎ

4、ｄｅｒｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆａｉｒｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｏｎｅａｉｒｃｒａｆｔｍｕｓｔｈａｖｅａｇｏｏｄｄｉｔｃｈｉｎｇｐｅｒ-ｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎｔｈｅｐａｓｔ，ｔｅｓｔｓｗｅｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔｄｉｔｃｈｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｈｏｗｅｖｅｒｔｅｓｔｓｈａｖｅｒｅａｌｌｙｓｏｍｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ：ｖａｓｔｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔａｎｄｔｉｍｅ桘ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｄｎｕｍｅｒｉ

5、ｃａｌｓｉｍ-ｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｒｅｓｅａｒｃｈａｉｒｃｒａｆｔｄｉｔｃｈｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ＴｈｅＳｍｏｏｔｈｅｄＰａｒｔｉｃｌｅＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ（ＳＰＨ）ｍｅｔｈｏｄｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｓｅａｗａｖｅｓａｎｄａａｉｒｃｒａｆｔｄｉｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｌｗａｓｔｈｅｎｂｕｉｌｔ．Ｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅｏｎｄｉｔｃｈｉｎｇｐｅｒｆ

6、ｏｒｍａｎｃｅ，ｓｅｖｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｎ-ｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅｃｈａｎｇｅｓｗｅｒｅｓｉｍｕｌａ-ｔｅｄ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔａｉｒｃｒａｆｔｓｈｏｕｌｄｇｅｔａｌｏｗｅｒｄｒａｇｆｏｒｃｅａｎｄｓｍａｌｌｅｒｃｈａｎｇｅｉｎａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ａｆｉ-ｎａｌｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｏｐｔｉｍｕｍｄｉｔｃｈｉｎｇａｔｔｉｔｕｄｅ，ｖｉｚｌａｎｄ

7、ｉｎｇｇｅａｒｒｅｔｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅｏｆ１２°，ｗａｓｄｒａｗｎｆｒｏｍｔｈｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｖａｌｕａｂｌｅｔｏａｉｒｃｒａｆｔｄｉｔｃｈｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎ．Keywords：ｄｉｔｃｈｉｎｇ；ＳＰＨ；ｗａｖｅｓ；ａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅ；ｌａｎｄｉｎｇｇｅａｒｓｔａｔｅ引言为此，美国在２０世纪５０年代后期便开始了广泛的研随着各个国家之间业务往来越来越密切，飞机的究工作。前期主要采用飞机

8、的缩比模型，后来甚至采跨海飞行也随之频繁，从而增加了飞机水上迫降的概用整机模型进行试验，如Ｗｅｓｔｌａｎｄ直升机公司的率。根据数据显示，从１９５９年到２００６年之间，民机共ＷＧ３０整机水上迫降试验和ＣＮ－２３５－３００Ｍ型飞机发生４１次水上迫降，乘员存活仅为１４次。飞机在水缩比模型的水上坠撞试验。国内此项工作相对而言开上迫降过程中，其腹部蒙皮在受到冲击载荷后易发生展较晚。但随着国内各型飞机的立项，这一空白已开破裂，导致大量水涌入飞机内部，影响飞机的漂浮性