本發(fā)明屬于空氣動(dòng)力學(xué)
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種艦船尾部飛行甲板流場(chǎng)改善方法，尤其是一種艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
：艦載直升機(jī)在艦尾飛行甲板會(huì)受到復(fù)雜的海況和艦船高速航行影響，氣流會(huì)在艦船尾部飛行甲板上形成復(fù)雜的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括嚴(yán)重的低壓分離區(qū)、以及甲板兩側(cè)船舷處產(chǎn)生的上洗、下洗氣流等。這些復(fù)雜的流動(dòng)結(jié)構(gòu)給直升機(jī)降落造成了極大的操縱難度，甚至?xí)劤蓧嫏C(jī)事故。由于艦船尾部飛行甲板上的流場(chǎng)不穩(wěn)定性，艦載直升機(jī)降落成了最難掌握的飛行技術(shù)之一，即使最有經(jīng)驗(yàn)的飛行員也無法判斷復(fù)雜的流場(chǎng)會(huì)對(duì)直升機(jī)降落造成怎樣的影響，此操作失誤據(jù)報(bào)道已經(jīng)發(fā)生多次事故，造成了巨大的生命與財(cái)產(chǎn)損失。目前的解決方法主要是制作艦載直升機(jī)艦上起降風(fēng)限圖，根據(jù)艦船的風(fēng)速和迎風(fēng)角等找出防止出現(xiàn)起降危險(xiǎn)的極限邊界，當(dāng)風(fēng)速和風(fēng)向超出這個(gè)極限條件時(shí)阻止艦載機(jī)的降落，造成了當(dāng)前艦載機(jī)“有風(fēng)不飛，有風(fēng)不降”的現(xiàn)狀，致使艦載直升機(jī)降落的操縱難度大，艦載機(jī)降落的風(fēng)限范圍小，降落過程中人員和飛機(jī)的安全性低。在“艦尾飛行甲板流場(chǎng)特性及流動(dòng)控制研究”一文(陸偉，艦尾飛行甲板流場(chǎng)特性及流動(dòng)控制研究[D]，南京：南京航空航天大學(xué)研究生院，2014：1-61；論文編號(hào)102870114-S013)中，針對(duì)艦尾飛行甲板上的復(fù)雜流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，公開了一系列流動(dòng)顯示和流態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)軍艦尾部在機(jī)庫后方存在一個(gè)尺度很大的三維分離區(qū)，整個(gè)甲板范圍內(nèi)存在很強(qiáng)的下洗氣流，機(jī)庫后方分離區(qū)內(nèi)存在明顯的旋渦結(jié)構(gòu)；當(dāng)艦船與氣流夾角50°時(shí)在迎風(fēng)側(cè)舷線處存在嚴(yán)重的上洗氣流。研究采用在機(jī)庫頂加彎曲導(dǎo)流片的方式進(jìn)行控制，在0°風(fēng)向的設(shè)計(jì)工況下取得了較好的改善效果，但是對(duì)于艦船航行時(shí)更為普遍的大風(fēng)向非設(shè)計(jì)工況，這種被動(dòng)流動(dòng)控制的方法不能起到很好的控制效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)及其方法，可根據(jù)艦船的實(shí)時(shí)狀態(tài)通過主動(dòng)流動(dòng)控制方式來減小甲板上方氣流的不穩(wěn)定性，從而減小艦載直升機(jī)降落的操縱難度，保證降落過程中人員和飛機(jī)的安全，可適用于各種不同工況。為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。本發(fā)明的一種艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制方法，其特征在于，風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢測(cè)艦船的風(fēng)速與風(fēng)向角；當(dāng)艦載直升機(jī)起降時(shí)，根據(jù)所檢測(cè)的風(fēng)速與風(fēng)向角，控制單元驅(qū)動(dòng)流動(dòng)控制執(zhí)行元件產(chǎn)生控制氣流，改變主流的流動(dòng)狀態(tài)，減小渦流區(qū)范圍，削弱上下洗氣流，改善艦船尾部飛行甲板上方的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。所述的控制單元驅(qū)動(dòng)流動(dòng)控制執(zhí)行元件產(chǎn)生控制氣流，改變主流的流動(dòng)狀態(tài)，是指：利用所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件在艦船機(jī)庫附近施加流動(dòng)控制，通過引導(dǎo)氣流流動(dòng)來補(bǔ)充機(jī)庫后方由于后臺(tái)階流動(dòng)形成的渦流區(qū)壓力，從而有效減小渦流區(qū)的范圍，削弱在艦載直升機(jī)降落到甲板的過程中低壓吸力和其引起的俯仰力矩的作用；并且在機(jī)庫側(cè)緣引入高能量流體和漩渦，來增強(qiáng)甲板兩側(cè)氣流的摻混，抑制較強(qiáng)上洗或下洗氣流的形成，減弱艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的滾轉(zhuǎn)力矩和偏航力矩。進(jìn)一步的，可通過改變所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件的位置、朝向和轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)其出口氣流的位置、方向和速度，來產(chǎn)生正反向氣流；進(jìn)一步的，可通過控制單元來控制接通各位置的所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件，獲得適用于不同風(fēng)速風(fēng)向的控制效果。本發(fā)明的一種艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：風(fēng)速風(fēng)向傳感器，用于檢測(cè)艦船的風(fēng)速與風(fēng)向角，并將其得到的對(duì)應(yīng)壓力/電信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)控制單元：所述的控制單元，包括數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)，用于實(shí)時(shí)采集所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感器發(fā)送的壓力/電信號(hào)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)來控制流動(dòng)控制執(zhí)行元件工作；所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件，分布設(shè)置于艦船尾部的機(jī)庫和甲板兩側(cè)，利用其風(fēng)機(jī)產(chǎn)生不同風(fēng)速風(fēng)向的氣流，來改善艦船尾部飛行甲板上方的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，安裝在機(jī)庫兩側(cè)靠近機(jī)庫后緣的外壁上，其探頭方向垂直于外壁面。可采用多個(gè)所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，利用安裝支架分別布置在船頭和機(jī)庫兩側(cè)靠近機(jī)庫后緣的外壁上。所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，采用五孔/七孔探針。所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件采用電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置；所述的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置包括風(fēng)機(jī)。所述的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置安裝在機(jī)庫內(nèi)外壁和靠近機(jī)庫甲板側(cè)欄上，其風(fēng)機(jī)出口形狀為矩形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1.本發(fā)明為艦載直升機(jī)著艦提供了一種基于主動(dòng)流動(dòng)控制的飛行甲板流場(chǎng)改善方法，能夠使飛行甲板上的低壓分離區(qū)明顯收縮，可有效減小氣流的不穩(wěn)定性，有效改善了飛行甲板的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。2.本發(fā)明可根據(jù)艦船的實(shí)時(shí)狀態(tài)通過主動(dòng)流動(dòng)控制方式來減小甲板上方氣流的不穩(wěn)定性，從而減小艦載直升機(jī)降落的操縱難度，保證降落過程中人員和飛機(jī)的安全。3.本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置方便，易于操作和控制，可適用于各種不同工況。附圖說明圖1是艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的吸力示意圖。圖2是艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的俯仰力矩示意圖。圖3是艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的滾轉(zhuǎn)力矩示意圖。圖4是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝位置示意圖。圖5是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置三視圖。圖6是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置排布位置示意圖。圖7是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。圖8是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的前饋控制電路圖。圖9是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的系統(tǒng)部件位置示意圖，其中，10風(fēng)速風(fēng)向傳感器、12傳感器安裝支架、40機(jī)庫內(nèi)流道、50電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置。圖10是0°和50°風(fēng)向的工況-流場(chǎng)關(guān)系圖。圖11是0°風(fēng)向下，未采用本發(fā)明所述的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的艦尾甲板流場(chǎng)速度矢量圖。圖12是0°風(fēng)向下，采用本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的一種實(shí)施例的艦尾甲板流場(chǎng)速度矢量圖。圖13是0°風(fēng)向下，未采用本發(fā)明所述的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的艦尾甲板表面壓力系數(shù)等值線圖。圖14是0°風(fēng)向下，采用本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的一種實(shí)施例的艦尾甲板表面壓力系數(shù)等值線圖。圖15是50°風(fēng)向下，未采用本發(fā)明所述的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的艦尾甲板上洗速度等值線圖；圖16是50°風(fēng)向下，采用本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的一種實(shí)施例的艦尾甲板上洗速度等值線圖。圖17是50°風(fēng)向下，未采用本發(fā)明所述的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的艦尾甲板表面壓力系數(shù)等值線圖；圖18是50°風(fēng)向下，采用本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制方法的一種實(shí)施例的艦尾甲板表面壓力系數(shù)等值線圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的吸力示意圖。圖2是艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的俯仰力矩示意圖。圖3是艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的滾轉(zhuǎn)力矩示意圖。如圖所示，當(dāng)飛機(jī)降落時(shí)，空氣流過艦尾機(jī)庫后，在甲板上方會(huì)形成復(fù)雜的渦流結(jié)構(gòu)和低壓區(qū)，伴有上洗、下洗和側(cè)洗等非定常流動(dòng)狀態(tài)，造成直升機(jī)降落時(shí)力矩失衡，嚴(yán)重時(shí)將造成直升機(jī)安全事故。本發(fā)明的一種艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制方法，其特征在于，風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢測(cè)艦船的風(fēng)速與風(fēng)向角；當(dāng)艦載直升機(jī)起降時(shí)，根據(jù)所述的風(fēng)速與風(fēng)向角，控制單元驅(qū)動(dòng)流動(dòng)控制執(zhí)行元件產(chǎn)生控制氣流，改變主流的流動(dòng)狀態(tài)，減小渦流區(qū)范圍，削弱上下洗氣流，改善艦船尾部飛行甲板上方的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。其中，所述的控制單元驅(qū)動(dòng)流動(dòng)控制執(zhí)行元件產(chǎn)生控制氣流，改變主流的流動(dòng)狀態(tài)，是指：利用所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件在艦船機(jī)庫附近施加流動(dòng)控制，通過引導(dǎo)氣流流動(dòng)來補(bǔ)充機(jī)庫后方由于后臺(tái)階流動(dòng)形成的渦流區(qū)壓力；從而有效減小渦流區(qū)的范圍，削弱在艦載直升機(jī)降落到甲板的過程中低壓吸力和其引起的俯仰力矩的作用；并且在機(jī)庫側(cè)緣引入高能量流體和漩渦，來增強(qiáng)甲板兩側(cè)氣流的摻混，抑制較強(qiáng)上洗或下洗氣流的形成，減弱艦載直升機(jī)著艦時(shí)受到的滾轉(zhuǎn)力矩和偏航力矩。本發(fā)明方法可通過改變所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件的位置、朝向和轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)其出口氣流的位置、方向和速度，來產(chǎn)生正反向氣流。并且，可通過所述的控制單元來控制接通各位置的所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件，獲得適用于不同風(fēng)速風(fēng)向的控制效果。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)步驟如下：將變頻器電源連接到船用電源和電動(dòng)風(fēng)機(jī)，變頻器控制線連接到數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)，再將風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接到數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)，打開船用電源并啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)；艦載機(jī)準(zhǔn)備降落到飛行甲板前，使用數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)接收風(fēng)速風(fēng)向傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，得到氣流的速度與方向；打開機(jī)庫內(nèi)流道出入口(通常是機(jī)庫側(cè)面的魚雷艙門和機(jī)庫后面的觀察窗)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的頻率-風(fēng)速對(duì)應(yīng)關(guān)系表，確定氣流風(fēng)速對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)頻率，使用數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)設(shè)定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速并控制風(fēng)機(jī)開啟，讓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)速與環(huán)境氣流風(fēng)速一致，使機(jī)庫后方的流動(dòng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)與大氣來流相似的層流，減小流動(dòng)不均勻性。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速-風(fēng)速對(duì)應(yīng)的關(guān)系采用以下方法進(jìn)行標(biāo)定：(1)將風(fēng)速風(fēng)向傳感器放置在電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置的出口處，將傳感器和數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)連接；(2)將電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置中的風(fēng)機(jī)與電源和變頻器連接；(3)開啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)用風(fēng)速風(fēng)向傳感器測(cè)量電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置電機(jī)出口的風(fēng)速；(4)改變轉(zhuǎn)速重復(fù)測(cè)量若干次；(5)將所有設(shè)定的轉(zhuǎn)速和測(cè)量的風(fēng)速列表，就得到了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速-風(fēng)速對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如：轉(zhuǎn)速(rpm)風(fēng)速(m/s)6005.4120011.1180016.5240022.2300027.6360033.3圖7是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)包括：風(fēng)速風(fēng)向傳感器，用于檢測(cè)艦船的風(fēng)速與風(fēng)向角，并將其得到的對(duì)應(yīng)壓力/電信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)控制單元：所述的控制單元，包括數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)，用于實(shí)時(shí)采集所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感器發(fā)送的壓力/電信號(hào)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)來控制流動(dòng)控制執(zhí)行元件工作；所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件，分布設(shè)置于艦船尾部的機(jī)庫和甲板兩側(cè)，利用其風(fēng)機(jī)產(chǎn)生不同風(fēng)速風(fēng)向的氣流，來改善艦船尾部飛行甲板上方的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。圖9是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的系統(tǒng)部件位置示意圖，其中，10風(fēng)速風(fēng)向傳感器、12傳感器安裝支架、40機(jī)庫內(nèi)流道、50電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置、53電動(dòng)風(fēng)機(jī)。圖4是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝位置示意圖。如圖4所示，采用多個(gè)所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，利用安裝支架分別布置在船頭和機(jī)庫兩側(cè)靠近機(jī)庫后緣的外壁上。所述的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，采用五孔/七孔探針。或者采用超聲波測(cè)速儀、激光多普勒測(cè)速儀、風(fēng)標(biāo)測(cè)速儀。所安裝在機(jī)庫兩側(cè)的五孔/七孔探針，其探頭方向垂直于外壁面。與安裝在船頭的五孔/七孔探針相比，機(jī)庫兩側(cè)的五孔/七孔探針更能反映艦尾甲板實(shí)時(shí)的流動(dòng)狀況，并且能夠探測(cè)艦尾來流的風(fēng)速風(fēng)向和壓力。圖5是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置示意圖。圖6是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置排布位置示例圖。圖8是本發(fā)明艦尾飛行甲板流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的前饋控制電路圖。如圖5、6、8所示，所述的流動(dòng)控制執(zhí)行元件本發(fā)明優(yōu)選采用電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置；還可采用射流裝置、流體振蕩器、等離子體激勵(lì)器等。所述的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置包括風(fēng)機(jī)。其中變頻器、船用電源和數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)放置在船艙內(nèi)部，圖上未標(biāo)出。所述的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置安裝在機(jī)庫內(nèi)外壁和靠近機(jī)庫甲板側(cè)欄上，如圖5所示。為不影響艦上設(shè)施的布置，其風(fēng)機(jī)出口形狀為矩形或其它形狀。風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝在船頭，或成對(duì)安裝在機(jī)庫兩側(cè)，與數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)連接，能夠?qū)崟r(shí)探測(cè)氣流的方向和速度；數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)安裝有控制軟件，控制軟件能夠采集風(fēng)速風(fēng)向傳感器發(fā)送的壓力/電信號(hào)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的控制策略驅(qū)動(dòng)電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置進(jìn)行控制；電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置的電動(dòng)風(fēng)機(jī)通過船用電源供電，用變頻器控制轉(zhuǎn)速，安裝位置在機(jī)庫或甲板上，可以收納或展開，不影響艦上設(shè)施的布置，風(fēng)機(jī)出口氣流位置、方向、速度可調(diào)，通過開關(guān)各位置的電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置可組成不同的控制陣列，產(chǎn)生不同的控制氣流。如圖6所示，在機(jī)庫后緣兩側(cè)約80％機(jī)庫寬的位置、機(jī)庫后緣頂部中央和甲板兩舷各安裝一個(gè)電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置，圖中的黑色塊表示電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置的出口，風(fēng)機(jī)出口的朝向可以是與壁面垂直，也可以沿壁面方向，電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置出口的氣流速度與來流一致。風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢測(cè)船艦的氣流方向和速度，若風(fēng)向角為0°，打開51、52、53電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置的風(fēng)機(jī)，控制轉(zhuǎn)速使其吹出與來流速度相同的氣流，方向垂直于壁面向后；若風(fēng)向?yàn)?0°，打開54、55電動(dòng)/油動(dòng)射流吹吸氣裝置的風(fēng)機(jī)，使54號(hào)風(fēng)機(jī)向艦尾吹氣，55號(hào)風(fēng)機(jī)向艦首吸氣。部分氣流繼續(xù)向后流動(dòng)，部分氣流回卷入分離區(qū)形成漩渦；50°風(fēng)向時(shí)氣流在側(cè)舷迎風(fēng)面卷上甲板形成漩渦，并繼續(xù)上洗，流過甲板后發(fā)生下洗，這種工況-流場(chǎng)關(guān)系通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和艦船流場(chǎng)實(shí)測(cè)獲得，構(gòu)成典型流場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型，作為不同風(fēng)速風(fēng)向下控制策略的依據(jù)。在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中，模型在臨界Re數(shù)以上時(shí)氣流場(chǎng)基本形態(tài)與特征長度沒有明顯關(guān)聯(lián)，臨界Re數(shù)一般為105量級(jí)，實(shí)船Re數(shù)為108量級(jí)，1：100縮比的風(fēng)洞模型Re數(shù)為106量級(jí)，均大于105，可以認(rèn)為風(fēng)洞模擬的氣流場(chǎng)形態(tài)和實(shí)船相同風(fēng)速風(fēng)向下的氣流場(chǎng)形態(tài)是相同的。本發(fā)明原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中以直-9直升機(jī)和052D艦船為原型進(jìn)行研究，使用的1：100旋翼直徑120mm，艦船模型機(jī)庫寬170mm，高60mm，艦尾甲板長200mm，對(duì)應(yīng)直升機(jī)槳盤直徑12m，實(shí)船機(jī)庫寬20m，高6m，甲板長20m。如圖11，在0°風(fēng)向10m/s風(fēng)速下，未采用本發(fā)明所述的方法進(jìn)行主動(dòng)流動(dòng)控制時(shí)氣流在圖上約280mm的位置附近發(fā)生了再附，即：流過機(jī)庫頂分離的氣流在此處拍打到甲板表面，這個(gè)位置恰恰是艦載直升機(jī)起降停機(jī)坪的位置，強(qiáng)烈的氣流剪切會(huì)對(duì)艦載直升機(jī)起降產(chǎn)生很大影響。采用本發(fā)明所述的方法進(jìn)行主動(dòng)流動(dòng)控制時(shí)，在機(jī)庫兩側(cè)約80％機(jī)庫寬位置施加射流控制，射流速度與風(fēng)速相同約10m/s，此時(shí)再附點(diǎn)前移到了250mm左右，前移了約25％槳盤直徑的距離，如圖12，避開了艦載直升機(jī)起降的位置。觀察如圖13、圖14所示的表面壓力等值線圖發(fā)現(xiàn)，控制后艦載直升機(jī)降落位置的表面壓力系數(shù)絕對(duì)值大小與未控制時(shí)相比顯著降低。如圖15、圖16所示，對(duì)于50°風(fēng)向的情況，在艦載直升機(jī)起降位置附近氣流上洗速度經(jīng)過主動(dòng)流動(dòng)控制減小了0.5～1m/s，相當(dāng)于主流速度的5％～10％，這在艦載直升機(jī)起降過程中表現(xiàn)為艦載直升機(jī)旋翼受到的傾覆力矩顯著減小。從圖17、圖18所示的表面壓力系數(shù)等值線圖也可看出艦載直升機(jī)起降位置的表面壓力絕對(duì)值下降，并且消除了迎風(fēng)面前臺(tái)階流動(dòng)產(chǎn)生的漩渦。當(dāng)前第1頁1 2 3