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超高速水下航行器运行于巡航阶段,为减小其阻力,减小航行器的沾湿部分,会使得横滚运动的阻尼变小,加大横滚通道的控制难度.针对航行器的静稳定特性,采用艏部空化器作为俯仰和偏航运动的操纵面.由于横滚干扰力矩主要来源于航行器机动时产生的离心力,采用不对称方向舵的方式来消除横滚干扰力矩.复合抗横滚控制舵片形成方向舵的上下不平衡,同时还作为横滚控制的操纵面.采用流体动力布局形式完全摒弃了尾部安定面和操纵面,明显减小航行器航行阻力,降低横滚控制舵机的功率要求,有利于机构的小型化.同时放宽了对超空泡外形和人工通气量的准确度要求,方便了超高速水下航行器的工程实现. 相似文献
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基于均匀多相流假设,建立了二维水翼自然超空化流动的多相流CFD模型。运用Navier—Stokes方程加k-ε两方程湍流模型对NACA0012水翼的超空化流动进行了数值仿真。分别研究了固定空化数和固定攻角时,超空化状态下水翼的流体动力参数的特性和空泡形态的变化。仿真结果表明:水翼表面流体动力系数随来流攻角和空化数的增大而增大,压力中心沿弦向和展向的位置随着攻角变化,空泡尺寸随空化数的增大而减小,整个流场的流动可分为两个区域,前部对应附着空泡区,后部对应汽液两相流动区,并改进了性能,对速度梯度有较大的改善。 相似文献
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超高速水下航行器纵平面姿态控制研究 总被引:1,自引:0,他引:1
超高速水下航行器在水下航行时,由于大部分表面被超空泡所包覆,其纵平面的运动特性发生显著变化,使得控制难度加大.提出把空化器用作控制面,通过操纵其舵角改变量来控制航行器在纵平面的运动,从而达到间接控制航深的目的.最后运用PID算法进行仿真分析,结果表明采用此控制方法所产生的深度负偏差较小,简单易实现、且鲁捧性好.还对航行器直接深度控制进行探讨,考虑到超空泡工况下深度测量的难度较大,姿态控制具有更强的适用性. 相似文献
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超空泡航行器在航行过程中,尾部会周期性拍打空泡壁而表现出强烈的“尾拍”现象,尾部空泡是由空化器经历的历史位置形成,呈现强烈的时滞特性,动力学建模和稳定控制是制约其发展的核心难题。针对泡体耦合问题,建立了空泡/刚体相对几何关系一体化实时解算的动力学模型。针对后体非线性特性,采用分段线性化方法,在保留后体尾拍非线性特性的基础上,建立了面向控制的简化模型。为了解决超空泡航行器非线性时滞控制问题,针对弹体运动极其敏感、操纵效率高等特点,采用极点配置的方式将控制模型配置到理想状态。针对尾拍过程非线性和不确定极大的特点,建立了面向扰动的变结构控制器,实现超空泡航行器扰动运动控制。采用极点配置变结构控制方法,分别设计了滚转通道和俯仰通道控制律。利用泡体耦合动力学模型进行6DOF控制闭环轨迹仿真,稳定巡航过程中深度控制误差小于0.1m,滚转角控制误差小于4°,表明该控制方法能够对航行器滚转角和深度实现稳定控制,控制效果较好,能够满足超空泡航行器航行要求。 相似文献
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