付晓琴，李阳辉，卢昱锦，肖天航，童明波

南京航空航天大学 航空宇航学院，南京 210016

长期以来，对于水漂运动的机理研究及应用已深入到诸多领域。在炮弹领域，为了能够避开防鱼雷网而轻松摧毁目标，参照二战时期航空工程师Barnes Neville Wallis设计的“跳弹”，Johnson[1]提出，通过分析炮弹撞击角度和弹射速度范围，能够实现不断在水上弹跳进而躲避防御的方案。航天方面，宇宙飞船的返回舱再入大气层时，通过控制其与大气层的接触角度，产生“弹跳”的运动过程，能达到降温的效果[2]。同样，在水陆两栖飞机领域，为了保证飞机着水安全性与稳定性[3-4]，该问题显得尤为重要。较差的触水姿态可能会导致飞机在着水时发生“海豚运动”或者跳跃现象[5-6]。因此，对水漂运动的研究具有一定的工程应用价值。

面对水漂这一物理现象，Rosellini[7]、Lyderic[8]以及Clanet[9]等开展了大量的试验研究，借助高速摄像机记录圆盘水漂运动过程不同时刻的姿态与水面变化，探究其中的流体机理与力学性能，结果表明当圆盘与水面的夹角大约为20°时，圆盘打水漂所需的初始投掷速度最小，并且由于圆盘的高度自旋使得姿态角变化不明显。此外，Rosellini等[7]还通过简单的单体理论预测石头的运动，分析石头在打水漂过程中受到的重力以及冲击过程中石头表面的压力，证明在高速旋转的情况下，石头的反弹是由水动力响应引起，在运动过程中的速度衰减和相对能量损失与自身姿态角有关。理论分析结果虽然与试验结果相差不大，但在分析过程中忽略了冲击时水体的运动，在压力计算中面积多是采用与流体接触的石头面积近似值。……