水陸兩棲飛機波浪水面上降落耐波性數值分析

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(1.武漢理工大學 工程結構與力學系，武漢 430070；2.高速水動力航空科技重點實驗室，荊門 448000)

1 引 言

水陸兩棲飛機上半部按照飛機結構設計，下半部是雙曲面的船型結構，能在陸地和水面起降，是進行海上巡邏、救援和大型滅火等便捷有效的工具。水陸兩棲飛機水上起降較陸上起降更為頻繁，尤其在海面復雜氣象條件下降落時，復雜的水動載荷使得飛機降落時的滑行阻力增大，過載增高，縱搖運動及升沉運動變化劇烈，甚至會引起機身結構的變形破壞，對機體及機乘人員造成傷害。在規定的氣象水文條件下起飛和降落的能力，即耐波性，是決定水陸兩棲飛機性能的重要因素。

20世紀中期NASA進行了大量的水上飛機耐波性實驗，研究了不同型號的水上飛機在水上起降時的耐波性能[1,2]。國內于20世紀70年代也開始了水上飛機的理論與模型物理水池試驗的研究，對水上飛機耐波性分析方法等做了一定研究[3]。但是，由于飛機與波浪耦合作用的復雜性，理論研究并不能滿足工程需要，物理水池試驗研究成本高、周期長，隨著數值計算方法發展日趨成熟，對于水上飛機耐波性的數值計算研究逐漸展開。劉沛清等[4]對邊界元法、有限元法、光滑粒子水動力學法和有限體積法等在近期飛行器水上迫降中的具體應用進行了總結；Newman[5]基于線性波理論，研究了造波及消波的理論方法，建立了方形和圓形波浪水池數值模型；王碩等[6]基于VOF RANS求解器，對高速滑行艇在規則波中的升沉運動規律進行了數值研究。……