直升机横向漂浮稳定性时域分析方法与验证.pdf

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1、总第187期2016年第1期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUEGeneralSel3’alNo.187No.12016文章编号:1673.1220(2016)01-011-07直升机横向漂浮稳定性时域分析方法与验证段国贺1,鲁江2(1.中国直升机设计研究所,江西景德镇333001;2.中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082)摘要基于船舶横风横浪中倾覆概率衡准的时域数值计算方法,结合直升机的结构特点,考虑风倾力矩、波浪力和自由液面的影响,给出了一种直升机在随机波中横向漂浮稳定性时域分析

2、方法,并利用试验数据对数值模型和计算结果进行了验证。关键词不规则波;时域分析;横向漂浮稳定性中图分类号:V212.12+1文献标识码:AAnalyzingMethodandValidatinginTimeDomainonTransverseStabilityoftheHelicopterinIrregularDUANGuohel,LUJian92(1.ChinaHelicopterResearchanddevelopmentInstitute,Jingdezhen333001,China;2.Chin

3、ashipscientificResearchCenter,Wuxi210482,Chnia)AbstractThispapergaveaanalyzingmethodontransversestabilityofthehelicopterinirregular,basedonthenumericalaccountmethodofcapsizingprobabilityintimedomainforshipsinbeamwindsandwaves,unitingthehelicopterstructu

4、recharacteristicandconsideringtheinfectionofthewindsmoment、waveforceandfreeliquid.Keywordsirregularwaves;analyzingintimedomain;transversestability0引言舰载直升机是以大型舰船为起降平台,主要在海面上空执行任务的直升机。为了保证人员和设备的安全,要求直升机具有水上漂浮能力,必须考虑直升机受到外界(波浪和风)大扰动时的横向稳定性。《军用直升机飞行品质规范》(GJ

5、B902—90)对直升机水上漂浮时间和配平姿态有明确的要求。对具有在水上起飞和降落条件的直升机,旋翼停转后,直升机应能在水上漂浮2小时不致倾覆;对配有应急浮筒的直升机,当在水面降落旋翼停转后,直升机应能在水上漂浮5分钟不至倾覆。按CCAR29R1和咨询通报AC29一C/D的相关要求,直升机应具备4级以上海况下大于5分钟的漂浮能力,并在应急浮囊一侧破损(一个应急浮囊隔舱)时具备至少2级海况的漂浮能力。国外一些军机为保密等原因,需回收机体结构,所以在应急漂浮时间上有更为严格的指标,如:美军收稿日期:201

6、5—09—08作者简介:段国贺(1976一),男,河南省驻马店市人,本科,高级工程师,主要研究方向:直升机飞行载荷及着水载荷。·12·直升机技术总第187期在H一46(CH一46的海军型)直升机应急漂浮装置的研制过程中,确定应急漂浮装置的两条基本性能要求:机身稳定漂浮10分钟,便于乘员撤离;机身漂浮3小时,便于机体回收。EHl01军机应急漂浮装置研制中提出的指标为:在3级海况下,机身漂浮至少2小时。1漂浮稳定性衡准原则漂浮特性是海上结构物必须研究的课题,针对船舶稳性,国内外进行了大量的研究,包括静稳性

7、、规则波和不规则的非线性横摇响应,以及随机横浪中船舶倾覆概率的时域分析,理论和数值分析方法比较成熟。船舶稳定性衡准分为静稳性衡准和动稳性衡准两种⋯。目前生效的(<2008年完整稳性规则》,主要由静力学理论以海上结构物在静水中的复原力臂曲线的参数来描述的,并作为海上结构物抗倾覆能力的评估方法。该衡准是根据20世纪中期收集的海上结构物营运统计和气象衡准制定的规定性规则,主要是基于经验背景,无法体现海上结构物类型及其操作和环境条件的多样化,往往忽略影响舰船稳性的其它许多重要因素,例如外界扰动力、舰船运动的非

8、线性阻尼等。而在研究随机风浪下舰船的大倾角横摇运动时,这些因素具有重要作用。同时目前生效的海上结构物横风横浪中抗倾覆能力的判断衡准,过于严格和保守,留出的安全裕度过大。现行的确定性因素的稳性衡准难以合理地反映舰船的实际安全度,国际海事组织(IM0)于2014年开始执行第二代完整稳性衡准,即随机风浪中舰船的动稳性衡准。第二代衡准采用时域数值计算,通过随机非线性横摇运动参数的辨识和计算,得到舰船的稳性衡准值,通过横摇运动的分析计算,进行舰船稳性预报研究。直升

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