【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞行器领域，具体涉及一种着水载荷减缓辅助装置及其设计方法、水陆两栖飞行器。
技术介绍
1、水陆两栖飞行器只有两米的抗浪能力，且需要较长的起降场，这限制了其在复杂海况和消防等任务中的使用能力。此外，由于水陆两栖飞行器的特殊船身式构造和巨大的结构重量，它们不适于高速飞行。水面起降抗波浪性能要求高，水面起降抗波浪高度强烈制约着其有效作用海域范围，当抗浪高度上限达不到足够高的标准时，飞行器只能在内陆湖泊或近海海域等波浪工况相对缓和的地方执行任务。水陆两栖飞机在水域起降过程中，承受了极为复杂多变的水动载荷，如降落时与水面的冲击载荷和水面滑行时的砰击载荷。这些载荷会引起飞机的结构动力响应，这些响应一方面使机身被冲击范围内承受巨大的压力，可能导致局部结构失稳甚至破坏；另一方面将引起整个船体机身剧烈的颤振，产生较大的弯矩，更严重的情况下，当其与低频波浪弯矩叠加时，可能导致船体总纵向强度的破坏及飞行器稳性丧失。
2、因此，对于水陆两栖飞行器起降时波浪砰击载荷预报非常重要。相关技术中，考虑各种因素对水陆两栖飞行器的外形设计减少载荷砰击需要经过初步设计，结构设计，模型试验等各个阶段，任务繁重且工序复杂。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出一种着水载荷减缓辅助装置及其设计方法、水陆两栖飞行器，能够在短时间内快速且精准的设计出着水载荷减缓辅助装置；且通过该水载荷减缓辅助装置，减少了飞行器在降落砰击及滑行阶段的着水载荷，在一定程度上延长飞行器机身底部结构的使用寿命。
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种着水载荷减缓辅助装置设计方法，该着水载荷减缓辅助装置包含一水橇以及与该水橇连接的一支柱，该方法包含：
3、对该水橇进行建模，包含：
4、设定该水橇的参数，包含：水橇静载荷系数、水橇的宽度、水橇的长度、水橇的底部斜升角；
5、根据该水橇的参数，设计水橇的底部为流线型半椭圆形结构、水橇的顶部呈倒u形结构、水橇的侧面呈流线型u型结构；
6、对该支柱进行建模，并将该支柱一端与该水橇连接，该支柱另一端装配于一飞行器本体的底部，形成一飞行器分析模型；
7、对该飞行器分析模型进行载荷预报，生成第一受力载荷预报曲线。
8、在一实施例中，该方法还包含：
9、将至少一未装配该水载荷减缓辅助装置的飞行器本体模型进行载荷预报，生成第二受力载荷预报曲线；
10、将该第一受力载荷预报曲线与第二受力载荷预报曲线比较，确定降载率；
11、若该降载率超出一预设的误差范围，则重新调整该水橇的参数，对该水橇与该支柱重新建模。
12、在一实施例中，所述进行载荷预报，包含：
13、设定计算域、划分网格；
14、根据输入的不同工况，定义重叠网格；
15、根据该重叠网格确定运动结构体；
16、根据给定的算法模型对该运动结构体进行载荷及运动分析。于该实施例中，对飞行器分析模型及飞行器本体模型的载荷预报方式设定相同。
17、在一实施例中，所述设定计算域，包含：
18、将该计算域划分为造波区域、尾流区域、消波区域、流体区域、空气区域，其中造波区域靠近该飞行器本体的前端，尾流区域与消波区域位于该飞行器本体的后方区域，且尾流区域靠近飞行器本体的后端；
19、设计该计算域的边界条件，包含：
20、设定入口为速度入口，出口为压力出口，顶部、底部、侧面为速度入口，飞行器本体的机身为无滑移壁面。
21、在一实施例中，采用切割体网格生成和棱柱层网格生成方法划分网格；
22、其中，水面线网格采用多层加密设置。
23、在一实施例中，使用牛顿插值法的循环计算，根据插值计算出来的函数定义新坐标点，再使用该新坐标点与初始定义坐标点进行新一轮牛顿插值，形成新的函数，绘制水橇的顶部呈倒u形结构、和/或，绘制水橇的侧面呈流线型u型结构。
24、在一实施例中，所述对该支柱进行建模，包含：
25、根据该水橇的长度，设计该支柱的垂直高度，该支柱的垂直高度小于该水橇的长度；
26、根据该水橇的宽度，设计该支柱的宽度，该支柱的宽度小于该水橇的宽度；
27、设计该支柱的顶部延水平线的倾斜角度正切值、和/或，该支柱的底部延水平线的倾斜角度正切值为该水橇的高度和宽度的比值。
28、本专利技术另一方面还提供了一种着水载荷减缓辅助装置，该着水载荷减缓辅助装置安装于飞行器本体的底部，该着水载荷减缓辅助装置采取上述的着水载荷减缓辅助装置设计方法，该着水载荷减缓辅助装置包含：
29、水橇，该水橇的底部设计为流线型半椭圆形结构，该水橇的顶部呈倒u形结构，该水橇的侧面呈流线型u型结构；
30、支柱，该支柱一端与该水橇连接，该支柱另一端装配于该飞行器本体的底部。
31、在一实施例中，根据该水橇的长度，设计该支柱的垂直高度，该支柱的垂直高度小于该水橇的长度；
32、根据该水橇的宽度，设计该支柱的宽度，该支柱的宽度小于该水橇的宽度；
33、设计该支柱的顶部延水平线的倾斜角度正切值、和/或，该支柱的底部延水平线的倾斜角度正切值为该水橇的高度和宽度的比值。
34、在一实施例中，该支柱通过左撑式安装方式或者右撑式安装方式与该水橇固定连接。
35、此外，本专利技术再一方面还提供了一种水陆两栖飞行器，其包含一飞行器本体，该飞行器本体的底部装配有一着水载荷减缓辅助装置，该着水载荷减缓辅助装置包含：
36、水橇，该水橇的底部设计为流线型半椭圆形结构，该水橇的顶部呈倒u形结构，该水橇的侧面呈流线型u型结构；
37、支柱，该支柱一端与该水橇连接，该支柱另一端装配于该飞行器本体的底部。
38、由以上方案可知，本专利技术的优点在于：
39、本专利技术揭示的着水载荷减缓辅助装置及其设计方法，能够在短时间内快速且精准的设计出着水载荷减缓辅助装置；且通过该水载荷减缓辅助装置，减少了飞行器在降落砰击及滑行阶段的着水载荷，在一定程度上延长飞行器机身底部结构的使用寿命。
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1.一种着水载荷减缓辅助装置设计方法，其特征在于，该着水载荷减缓辅助装置包含一水橇以及与该水橇连接的一支柱，该方法包含：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定计算域，包含：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
8.一种着水载荷减缓辅助装置，其特征在于，该着水载荷减缓辅助装置安装于飞行器本体的底部，该着水载荷减缓辅助装置采取权利要求1-7任一项所述的着水载荷减缓辅助装置设计方法，该着水载荷减缓辅助装置包含：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
10.一种水陆两栖飞行器，包含一飞行器本体，其特征在于，该飞行器本体的底部装配有一着水载荷减缓辅助装置，该着水载荷减缓辅助装置包含：
【技术特征摘要】
1.一种着水载荷减缓辅助装置设计方法，其特征在于，该着水载荷减缓辅助装置包含一水橇以及与该水橇连接的一支柱，该方法包含：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定计算域，包含：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
7....
【专利技术属性】
技术研发人员：何文涛，赵世发，张雯玥，付昊轩，祁玉，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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