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舰船流场干扰下无人机气动特性研究

刘帅  何跃龙  李盾  
【摘要】:无人机在舰船上起降过程要比在地面上困难得多。除了受到复杂海况的影响外,还会受到绕过舰船产生的舰面气流扰动。在无人机近舰飞行过程中,舰船流场会对无人机的飞行轨迹和姿态产生不利的影响,严重威胁飞行和着舰的安全。舰船流场会对无人机飞行动力学建模产生重要的影响,需建立其流场分布模型,此外,为了提高导引和控制系统的准确性和鲁棒性,需要对无人机近舰飞行过程中的气动力特性进行研究分析,为无人机的安全着舰提供参考依据。本文采用数值方法对无人机在舰面流场干扰下的气动特性进行研究,采用非结构直角网格系统进行计算域的空间离散,采用预处理方法对流动控制方程进行处理,将可压缩流动问题模拟中发展成熟的各项数值方法推广到不可压流动模拟中。针对标模SFS(Sinple Frigate Sh印e)舰船,建立了CFD仿真模型,通过数值模拟得到了不同风条件下的舰船甲板上方的流场分布,分析可知,气流经过舰船机库上边缘以及左、右边缘时会发生分离,形成下洗流和侧滑流,在舰面上方靠近机库区域形成强涡流区。由于舰岛后存在大的回流区,具有极强的非定常特性。计算了某无人机在舰面流场中不同位置处气动力,同时以地面环境的计算结果作为对比,研究了舰船流场对无人机气动特性的影响。

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