邓景辉

(中国直升机设计研究所, 江西 景德镇 333001)

气流流经舰船时，在其边缘发生流动分离，形成大尺度的湍流涡结构，使得着舰飞行过程中直升机、舰船和近舰面空气流场三者形成的耦合动态界面(dynamic interface)[1-2]具有严重的干扰和非定常特征，飞行员必须持续调整操纵杆量输入以维持直升机姿态的稳定，导致其工作载荷增大；不仅如此，来流受到上层建筑的阻塞作用后，会在其背风侧形成范围较大的低速回流区，受此影响，旋翼拉力会显著降低，出现所谓的拉力损失现象(thrust deficit)[3]，飞行员还必须增大总距杆量输入以维持高度稳定，这无疑使得着舰操纵更加复杂。正因如此，舰艉流时/频特征对直升机飞行特性的影响一直是研究者关注的重点。

早期的研究者主要通过研究孤立流场特征以定性分析艉流场对直升机气动载荷特征的影响，这对于预测着舰飞行显然是不足的。随着CFD技术及计算水平的提升，一些研究者基于“速度耦合”[4-6]的思想，将直升机飞行力学与CFD相结合，发展了可用于着舰飞行研究的机/舰动态界面数值模拟方法。其中，艉流场数据由CFD计算获得，通过线性叠加的方式导入到飞行动力学模型中。通过该方法，Hodge等[7]成功地模拟了着舰过程中飞行员操纵量变化的时间历程。然而，由于在该方法中仅考虑了艉流场对直升机的影响(因此也称为“单向耦合”)，对于直升机近舰面的强耦合现象(例如环流)无法模拟。正因如此，研究者又提出了“双向/速度耦合”法，即首先进行机/舰耦合流场的模拟，再将干扰流场信息传递至飞行动力学模型中。……