[发明专利]一种水上飞机的水面起降状态预测方法及装置

说明书

本发明公开了一种水上飞机的水面起降状态预测方法及装置，方法包括：将水上飞机的水动力和气动力耦合流场解耦为水动力为主的机体绕流场和气动力为主的机翼绕流场；根据所述机体绕流场和所述机翼绕流场，计算得到解耦时的水上飞机的动力信息，所述动力信息包括解耦时的水上飞机的机体升力和阻力，以及解耦时的水上飞机的机翼升力和阻力；获取所述机体绕流场和所述机翼绕流场之间耦合作用引起的机翼升力变化信息和机体阻力变化信息；根据所述机翼升力变化信息、所述机体阻力变化信息以及所述解耦时的水上飞机的动力信息，计算水上飞机的升力预测结果和阻力预测结果。本发明提高了预测速度和预测精度，可广泛应用于数据处理技术领域。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其是一种水上飞机的水面起降状态预测方法及装置。

背景技术

水上飞机是一种具有水面短距起降的能力和良好的低空、低速飞行性能的飞机。与一般陆基飞机不同，水上飞机在水面滑跑起降时受到气动力、水动力的综合作用，既要尽量提高气动力升力和失速性能，又要考虑保证较低的水动阻力、喷溅特性和较高的抗浪能力。因此，水上飞机的流体动力性能需要充分考虑气动力布局与水动力布局的匹配和协调性。

水上飞机的机体水动力绕流场与机翼气动力绕流场存在明显的差别：前者具备与滑行艇相似的流场特征，即具有明显的艏部飞溅、剧烈的航态变化和非线性水动力特点，但其航速傅汝德数更高，求解难度更高；而后者由于水面滑行阶段的航速远不及空中状态，流场处于未充分发展的低雷诺数状态，常规飞机充分发展湍流场的研究方法也难以适用。因此，传统数值预报方法，无论是气动力为主的飞机计算模型还是水动力为主的船舶计算模型，都难以实现水上飞机流体动力特性的高精度模拟，甚至连基本的升阻力性能预报结果也不能让人满意。

在气动力和水动力的耦合作用下，水上飞机水面滑行状态下会发生高频非线性运动，其中的机体运动姿态变化又会进一步诱导水动力和气动力发生变化。这种气动力、水动力和姿态三者相互干扰的影响机理导致水上飞机水面滑行状态动力性能的数值预报变得极为困难。因此，迫切需要一种能兼顾水、气动力不同特性流场的新型数值预报方法，要求能够计及两种流场相互耦合影响、同时又不会需要太多计算成本，形成一种适用于水上飞机水面滑行状态升阻力特性的快速、高精度模拟方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种快速且高精度的，水上飞机的水面起降状态预测方法及装置。

本发明的一方面提供了一种水上飞机的水面起降状态预测方法，包括：

将水上飞机的水动力和气动力耦合流场解耦为水动力为主的机体绕流场和气动力为主的机翼绕流场；

根据所述机体绕流场和所述机翼绕流场，计算得到解耦时的水上飞机的动力信息，所述动力信息包括解耦时的水上飞机的机体升力和阻力，以及解耦时的水上飞机的机翼升力和阻力；

获取所述机体绕流场和所述机翼绕流场之间耦合作用引起的机翼升力变化信息和机体阻力变化信息；

根据所述机翼升力变化信息、所述机体阻力变化信息以及所述解耦时的水上飞机的动力信息，计算水上飞机的升力预测结果和阻力预测结果。

可选地，所述根据所述机翼升力变化信息、所述机体阻力变化信息以及所述解耦时的水上飞机的动力信息，计算水上飞机的升力预测结果和阻力预测结果，包括：

计算水上飞机的水-气耦合初始流场，其中，所述初始流场包括压力数值信息、速度数值信息和水气相分数的数值信息；

根据当前水上飞机的运动姿态，建立当前状态下的机体和机翼的细尺度离散网格；

根据所述水-气耦合初始流场和所述细尺度离散网格，获取解耦后的水、气初始流场；

根据所述细尺度离散网格和所述解耦后的水、气初始流场，分别计算水、气动力流场的数值；