水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法，包括：基于确定的试验参数开展模型试验，采集纵倾角时历数据，并拍摄记录模型试验过程中缩比模型的运动状态，采用滤波后的纵倾角时历数据绘制响应曲线，并分析倾角响应曲线的形态，得到纵倾角波动幅值、波动周期和波动角速率，结合通过拍摄判定出的运动稳定性编制运动稳定性统计表，最终绘制出能够体现出水面飞行器在波浪水面起降过程中运动稳定区域的双参数运动稳定性判定准则图。本发明专利技术实施例提供的技术方案解决了现有水面飞行器在静水面中的纵向运动稳定分析方式和判定准则，难以应用于水面飞行器在波浪水面的纵向运动稳定性判定中的问题。器在波浪水面的纵向运动稳定性判定中的问题。器在波浪水面的纵向运动稳定性判定中的问题。

【技术实现步骤摘要】
水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法


[0001]本专利技术涉及但不限于飞行器水面
……

，尤指一种水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法。

技术介绍

[0002]水面飞行器在水面运动过程中的运动稳定性，是考核水面飞行器性能的重要指标。
[0003]针对水面飞行器在静水面运动过程中的运动稳定性，常规的判定方法是：开展模型试验，验证飞机在恒定速度运动过程中的纵倾角是否变化平稳，当飞行器纵倾角出现大于2
°
的波动幅值时，则认为该状态是不稳定的，当飞行器纵倾角波动幅值小于或等于2
°
时，则认为该状态是稳定的。通过调整试验模型的纵向操纵面改变滑行纵倾角，直到试验模型出现不稳定运动，则可确定该速度下飞行器的上、下稳定边界。在不同试验速度下重复上述步骤，可得到飞行器完整的稳定边界范围。
[0004]但是当水面飞行器在波浪水面上起飞、降落时，由于波浪水面的干扰，飞行器的纵倾角总是处在一定幅值和周期的波动过程中，波动幅值和周期的大小随波高、波长、速度、飞机构型等诸多因素的影响。现有的水面飞行器在静水面中的纵向运动稳定分析方式和判定准则不再适用，而现有公开资料未对水面飞行器在波浪水面起降过程中的纵向运动稳定性判定方法和判定准则进行描述。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的：本专利技术实施例提供了一种水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法，以解决现有水面飞行器在静水面中的纵向运动稳定分析方式和判定准则，难以应用于水面飞行器在波浪水面的纵向运动稳定性判定中的问题。
[0006]本专利技术的技术方案：本专利技术实施例提供一种水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法，包括：
[0007]步骤1，确定用于开展水面飞行器缩比模型水池规则波拖曳试验的模型试验参数；
[0008]步骤2，基于步骤1中所确认出的模型试验参数，开展水面飞行器缩比模型水池规则波拖曳试验，并在模型试验过程中采集纵倾角时历数据，且拍摄模型试验过程中缩比模型的运动状态；
[0009]步骤3，对步骤2中通过模型试验采集得到的纵倾角时历数据进行滤波处理；
[0010]步骤4，选取滤波后匀速段内的纵倾角时历数据，以时间为橫坐标、试验缩比模型的纵倾角为纵坐标绘制纵倾角响应曲线，并分析纵倾角响应曲线的形态、纵倾角波动幅值和波动周期；
[0011]步骤5，利用步骤4中的纵倾角波动幅值和波动周期计算纵倾角波动角速率；
[0012]步骤6，根据缩比模型运动状态对运动稳定性进行判定；
[0013]步骤7，根据不同的试验状态，结合纵倾角波动幅值、波动周期、波动角速率、运动
稳定性判定结果，编制试验缩比模型的运动稳定性统计表；
[0014]步骤8，基于步骤7中得到的运动稳定性统计表，绘制出双参数运动稳定性判定准则图，采用双参数运动稳定性判定准则图得到的纵倾角波动幅值准则和纵倾角波动角速率准则用于体现水面飞行器在波浪水面起降过程中的运动稳定区域。
[0015]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，所述步骤1中开展模型试验之前，要求确定的模型试验参数及其确认方法包括：
[0016]步骤11，模型试验波高h的确定方法为：
[0017][0018]其中，H为实机起飞和降落对应海浪的有义波高，λ为缩比模型的缩比值，即实机与缩比模型的尺寸比例；
[0019]步骤12，模型试验波长的确定方法为：在最小波长与最大波长之间近似等间距选择不少于4个波长；其中，最小波长小于试验模型船体长度的1倍，最大波长要大于试验模型船体长度的4倍；
[0020]步骤13，模型试验速度确定方法为：在0和试验模型的离水起飞速度之间，近似等间距选择不少于5个试验速度。
[0021]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，所述步骤2中模型试验过程包括：
[0022]在拖曳水池中，使试验缩比模型按选定的各试验速度分别在上述选择的波高、波长的规则波中匀速运动，采集试验缩比模型在匀速运动过程中纵倾角的时历数据，并利用高清摄像机对试验缩比模型的运动状态进行录像。
[0023]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，
[0024]所述高清摄像机安装在拖车上试验缩比模型的正侧面，高清摄像机的位置与试验缩比模型的重心处在同一前后、垂向位置。
[0025]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，
[0026]所述步骤3中滤波处理的滤波频率为试验缩比模型遭遇频率的9.5倍。
[0027]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，所述步骤4中分析响应曲线的方式，包括：
[0028]对于处于非常规则的状态、较为规则的状态或不规则的状态的纵倾角响应曲线，采用不同的分析策略得出纵倾角波动幅值和波动周期
[0029]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，所述步骤5计算纵倾角波动角速率的方式为：纵倾角波动幅值α的2倍除以纵倾角波动周期T，公式表达为：
[0030][0031]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，所述步骤6中对运动稳定性进行判定的方式为：
[0032]根据录像分析试验缩比模型运动状态，形成以下判定准则：
[0033]对于试验缩比模型始终在水中运动的状态判定运动稳定；
[0034]对于试验缩比模型短暂跳离水面，并且在跳离水面过程中试验缩比模型纵轴线保持基本稳定的状态判定位运动稳定；
[0035]对于试验缩比模型跳离水面且有跳波现象，或在跳跃过程中试验缩比模型纵轴线有较大波动的状态判定为运动不稳定。
[0036]可选地，如上所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法中，所述步骤8包括：
[0037]步骤81，以纵倾角波动幅值为横坐标、纵倾角波动角速率为纵坐标绘制散点图；
[0038]步骤82，确定出所有不稳定运动的状态点对应的最小波动幅值和最小角速率，通过该点分别绘制平行于横、纵坐标轴的两条直线，这两条直线对应的纵倾角波动幅值和波动角速率分别为纵倾角波动幅值准则和纵倾角波动角速率准则；
[0039]其中，上述两条直线与横、纵坐标轴形成包络区域为稳定区域，稳定区域以外的为不稳定区域。
[0040]本专利技术的有益效果：本专利技术实施例提供了一种水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法，具体为基于“双参数判定准则”对水面飞行器在波浪水面起飞、降落过程中的纵向运动稳定性的分析，由于不同构型的水面飞行器在不同波高的海浪中起飞和降落，“双参数判定准则”(双参数包括：纵倾角波动幅值和纵倾角波动速率)的数值通常不一样，本专利技术实施例提供以纵倾角波动幅值、纵倾角波动速率为输入变量的“双参数判定准则”；判定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法，其特征在于，包括：步骤1，确定用于开展水面飞行器缩比模型水池规则波拖曳试验的模型试验参数；步骤2，基于步骤1中所确认出的模型试验参数，开展水面飞行器缩比模型水池规则波拖曳试验，并在模型试验过程中采集纵倾角时历数据，且拍摄模型试验过程中缩比模型的运动状态；步骤3，对步骤2中通过模型试验采集得到的纵倾角时历数据进行滤波处理；步骤4，选取滤波后匀速段内的纵倾角时历数据，以时间为橫坐标、试验缩比模型的纵倾角为纵坐标绘制纵倾角响应曲线，并分析纵倾角响应曲线的形态、纵倾角波动幅值和波动周期；步骤5，利用步骤4中的纵倾角波动幅值和波动周期计算纵倾角波动角速率；步骤6，根据缩比模型运动状态对运动稳定性进行判定；步骤7，根据不同的试验状态，结合纵倾角波动幅值、波动周期、波动角速率、运动稳定性判定结果，编制试验缩比模型的运动稳定性统计表；步骤8，基于步骤7中得到的运动稳定性统计表，绘制出双参数运动稳定性判定准则图，采用双参数运动稳定性判定准则图得到的纵倾角波动幅值准则和纵倾角波动角速率准则用于体现水面飞行器在波浪水面起降过程中的运动稳定区域。2.根据权利要求1所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法，其特征在于，所述步骤1中开展模型试验之前，要求确定的模型试验参数及其确认方法包括：步骤11，模型试验波高h的确定方法为：其中，H为实机起飞和降落对应海浪的有义波高，λ为缩比模型的缩比值，即实机与缩比模型的尺寸比例；步骤12，模型试验波长的确定方法为：在最小波长与最大波长之间近似等间距选择不少于4个波长；其中，最小波长小于试验模型船体长度的1倍，最大波长要大于试验模型船体长度的4倍；步骤13，模型试验速度确定方法为：在0和试验模型的离水起飞速度之间，近似等间距选择不少于5个试验速度。3.根据权利要求2所述的水面飞行器在波浪水面起降的纵向运动稳定性判定方法，其特征在于，所述步骤2中模型试验过程包括：在拖曳水池中，使试验缩比模型按选定的各试验速度分别在上述选择的波高、波长的规则波中匀速运动，采集试验缩比模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄淼，江婷，李成华，高现娇，
申请(专利权)人：中国特种飞行器研究所，
类型：发明
国别省市：