刚柔组合体着水载荷相似性研究

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直升机应急着水及漂浮试验是直升机适航取证的关键部分,本文为探究建立配备了应急漂浮系统的直升机的着水缩比试验模型的方法,对简单刚柔组合体着水载荷相似性进行了研究。基于添加空气隔间的相似方法建立了长方体结构物水平圆柱气囊组合体的缩比模型。首先探究了计算空气隔间的体积因子理论公式的缺陷,然后通过数值分析的方法对不同缩比因子下缩比模型着陆、着水过程结构物过载及气囊表压力的相似性进行了验证。计算结果表明:(1)结构物过载、气囊表压力完全相似时,实际情形下缩比模型的体积因子小于理论公式所得的体积因子;(2)初始条件相同时,相比于着陆,着水时缩比模型的体积因子更小;(3)刚柔组合体着陆、着水时缩比模型结构物过载、气囊表压力峰值出现的时刻略早于原型,整个冲击过程持续时间也略短于原型;(4)采用相同空气隔间的缩比模型的峰值过载、气囊峰值表压力与原型的差异均小于12%,可以满足着陆、着水环境下多种工况下载荷相似性要求。基于添加空气隔间的相似方法建立了楔形体气囊组合体的缩比模型,并通过数值分析研究了多种工况下组合体缩比模型的载荷相似性。计算结果表明:(1)楔形体气囊组合体着水峰值过载出现于楔形体接触水面时刻;(2)竖直着水时楔形体峰值过载小于带有水平速度着水时的峰值过载;(3)当楔形体气囊组合体以不同姿态角着水时,同一机体的两个气囊、不同机体的对应气囊的接触水面的时刻、峰值表压力及其与原型的差异都不同;(4)采用相同空气隔间的楔形体气囊组合体的缩比模型竖直着水、带有水平速度着水、以不同姿态角着水时的楔形体峰值过载、气囊峰值表压力与原型的差异均小于12%,证明该空气隔间体积的大小可以满足着水载荷相似性要求。
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