柯砚东 徐荣武 黄 斌

（1.海军工程大学振动与噪声研究所 武汉 430033）（2.船舶振动噪声重点实验室 武汉 430033）（3.海军工程大学动力工程学院 武汉 430033）

1 引言

潜艇艉舵远离其水动力中心，较大程度影响潜艇的操纵性。相比十字型艉舵，X型艉舵中单个舵叶能同时产生水平和垂直的操纵力［1］。X型舵的四个舵叶一般由四个独立的作动器来驱动，即使达到单一运动效果也需要多个舵叶综合作用，因此每一种潜艇空间运动效果的实现往往对应了多种操纵方式。

潜艇在航行时遭遇的危险包括火灾、破损进水，以及舵机系统故障引起的姿态、深度、航向失控［2］。理论上潜艇的所有操纵面均有可能发生卡舵危险，但最危险的情况是艉舵发生大舵角卡舵。卡舵造成的航向失控会使潜艇进行空间螺旋运动，但深度的失控直接影响潜艇的生死存亡，所以，卡舵时深度挽回控制更受到人们集中关注［3］。

X型艉舵由于其分离式结构，除了可以控制潜艇深度（纵倾）和航向之外，还可以对潜艇的横倾产生影响［4］。仿真表明，在潜艇以16节航速进行转弯90°时，可将十字舵潜艇 12°的横倾抑制在 4°以内［5］。但是一旦X型艉舵的某个舵叶发生卡舵故障，其引起的横倾姿态失控危险也应该受到关注。

2 X型艉舵操纵模型

X型艉舵模型如图1所示，本文中规定顺时针方向为正向。

图1 X型艉舵模型

为更直观表示随动工况下，潜艇的操纵方式，将潜艇六自由度运动方程中对应的升降舵、方向舵变换为X型艉舵的舵角，可定义X舵施加给潜艇的操纵力为［6］