鱼怡澜, 施瑶, 潘光, 车沛锜

(1.西北工业大学 航海学院, 陕西 西安 710072;2.西北工业大学 无人水下运载技术重点实验室, 陕西 西安 710072)

超空泡航行体通过在水下航行时产生包裹航行体的超空泡来减少航行体沾湿面积，使航行体所受阻力大幅降低，随着现代战争对水下武器快速性要求的提高，超空泡航行体的应用需求与日俱增。同时，为增大航行体航速与航深，需要发展更高效的发射平台，空投方式相比于水面舰艇或水下潜艇投放有攻击时间短、命中率高的优点。但空投航行体高速入水瞬间气、水、航行体发生瞬时强烈流固耦合作用，航行体承受瞬时极端载荷，流场出现复杂湍流流动与涡旋现象，可能引发航行体结构断裂、连接失效、弹道失稳等，直接影响着航行体入水的结构安全、弹道稳定以及航行体入水后产生的超空泡，从而影响航行体航行质量。因此，捕捉空泡界面演变规律，预报载荷峰值脉宽等对提高航行体速度、保证航行体安全入水有重要意义。

目前已有的超空泡航行体相关研究对象主要为速度低于100 m/s的圆柱体、楔形体、小球入水和直径小于0.01 m的射弹。其中，理论研究大多将问题简化处理，只能用于解决简单问题；实验研究中水洞实验不关心入水过程[1-3]，高速射弹实验[4-5]由于设备条件限制很难将入水速度提高至100 m/s以上量级；数值仿真方法随着计算机技术的发展逐渐成为研究入水问题的重要手段[6-11]，但目前对于高速超空泡航行体入水问题的研究仍然较少，而航行体高速入水问题的空泡流场更复杂、载荷与速度平方成正比，因此小型低速入水问题的结论不具备普适性，急需开展相关研究。……