Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Гидродинамика морских летательных аппаратов

Цели и задачи

Целью данного курса является знакомство студентов с основами гидродинамики летательных аппаратов водного базирования, а также смежных дисциплин, обеспечивающих полноценное научное сопровождение разработки, проектирования и испытаний перспективных амфибийных самолетов и экранопланов. Курс содержит как теоретические основы гидроавиации, так и сведения о методах и средствах экспериментальных исследований.

Разделы

1. Введение. Краткий обзор истории развития гидроавиации. Этапы движения ЛА по воде: дрейф, плавание, разбег, пробег. Мореходность. Типы взлетно-посадочных устройств для воды: глиссирующие корпуса и поплавки, подводные крылья, воздушная подушка, гидролыжи. Типы МЛА: гидросамолеты, самолеты-амфибии, экранопланы, экранолеты. Классификация экранопланов.

2. Режимы плавания и дрейфа ЛА водного базирования. Основные понятия гидростатики ЛА. Плавучесть и остойчивость. Диаграммы остойчивости. Гидростатический расчет самолетов разного типа: лодочных, поплавковых. Расчет непотопляемости.

3. Понятие о глиссировании. Плоская задача о глиссировании пластинки. Особенности обводов глиссирующих корпусов и течения жидкости при глиссировании. Постановка плоской задачи о глиссировании пластинки. Поле скоростей. Форма свободной поверхности жидкости.  Поле давлений. Толщина брызговой струи. Подъемная сила и продольный момент.

4. Линейная теория глиссирования. Плоская задача в линейной постановке. Аналогия с крылом. Парадокс бесконечной высоты продольного подпора.  Решение Седова и Кочина для случая глиссированя пластинки по поверхности тяжелой жидкости.

5. Базовые подходы к математическому моделированию пространственного глиссирования. Граничные условия при глиссировании. Метод аналогии с крылом. Приближенные расчетные формулы. Сведение задачи о глиссировании килеватого тела к задаче о погружении плоского контура. Области применимости метода плоских поперечных сечений в задачах о глиссировании.

6. Погружение килеватых профилей в жидкость. Импульсивные давления. Удар плоской пластинки о поверхность жидкости. Плоская задача о погружении килеватого тела в жидкость. Задача Вагнера. Интеграл Вагнера. Сила сопротивления при погружении плоского контура. Аппроксимационная формула Вагнера. Начальная стадия погружения со смоченной скулой. Переходное сопротивление. Сопротивление Бобылева.

7. Использование метода плоских поперечных сечений в задачах гидродинамики глиссирования и границы его применимости. Расчет сил и моментов при глиссировании методом плоских поперечных сечений. Учет весомости воды. Учет продольного перетекания на основе аналогии с крылом. Формулы Джонса. Поправочные коэффициенты в формулах расчетов сил и моментов. Снижение давлений у транца.

8. Общая схема расчета гидродинамических характеристик глиссирующего корпуса. Сопротивление при глиссировании. Сопротивление давление и сопротивление вязкого трения. Глиссирование второго редана в следе первого редана.

9. Выбор основных размерений лодок и поплавков. Предварительная оценка взлетно-посадочных и мореходных характеристик самолетов водного базирования. Принятая терминология. Выбор основных размерений корпуса летающей лодки. Коэффициент совершенства обводов. Угол продольной килеватости. Средства улучшения местной гидродинамики: гидрощитки, гидродинамические интерцепторы, дефлекторы. Выбор основных размерений поплавков. Предварительная оценка взлетно-посадочных характеристик на воде. Полуэмпирическая формула для предварительной оценки ожидаемого уровня мореходности.

10. Нетрадиционные взлетно-посадочные устройства летательных аппаратов водного базирования. Подводные крылья. Подъемная сила, ее зависимость от погружения крыла. Кавитация и аэрация крыльев. Профили подводного крыла. Суперкавитирующие и супервентилируемые крылья. Компоновки системы подводных крыльев. Шасси на воздушной подушке. Возможные схемы шасси на воздушной подушке. Уровень сопротивления, проходимость, мореходность. Глиссирующие гидролыжи.

11. Экранопланы и экранолеты. Сущность экранного эффекта. Влияние экрана на подъемную силу и сопротивление. Особенности динамики экранопланов. Поддув под крыло. Отечественные экранопланы.

12. Основы теории волн. Общие свойства волн. Длина, высота и период. Постановка плоской линейной задачи теории волн. Траектории частиц в волне. Связь длины и скорости волн. Влияние мелководья на характеристики волнения. Энергия прогрессивных волн. Перенос энергии и массы. Волны конечной амплитуды. Ветровые волны. Статистические характеристики ветрового волнения.          

13. Методы и средства экспериментальных исследований гидродинамики летательных аппаратов водного базирования. Геометрическое подобие. Масштаб подобия. Типы моделей и типы испытаний. Основные методики испытаний и измеряемые параметры. Критерии моделирования. Динамически подобные модели. Экспериментальные установки: гидроканалы, катера-буксировщики, катапульты, гидролотки, гидротрубы, ротативные установки, самоходные модели.

14. Сравнение технико-экономических характеристик аппаратов водного базирования с характеристиками альтернативных транспортных систем. Сравнительные характеристики топливной и транспортной эффективности самолетов сухопутного базирования и самолетов-амфибий. Сравнительные характеристики основных затрат на строительство гидроаэродрома и аэропорта для самолетов и самолетов-амфибий взлетной массой 37-95 тонн. Сравнение эффективности противопожарных самолетов.  Сравнение технико-экономических характеристик транспортных гидросамолетов и экранопланов.

15. Натурные испытания самолетов водного базирования. Контроль исходных массовых и геометрических характеристик. Погодные условия. Измеряемые параметры и требования к используемой аппаратуре. Исходные данные для начала гидродинамических испытаний. Программа испытаний. Первый спуск самолета на воду. Готовность к гидродинамическим и мореходным испытаниям. Гидростатические испытания. Режимы дрейфа и маневрирования. Пробежки. Контроль устойчивости глиссирования. Определение взлетно-посадочных характеристик.  Мореходные испытания. Дополнительные испытания. Теория пограничного слоя Прандтля.

 

В результате освоения дисциплины «Гидродинамика морских летательных аппаратов» студент должен:

Знать классификацию, компоновочные особенности, преимущества и недостатки летательных аппаратов водного базирования различных видов и типов, основы методов определения гидродинамических характеристик  расчетными и экспериментальными средствами,

Уметь прогнозировать  основные гидродинамические, взлетно-посадочные, мореходные характеристики перспективных ЛА водного базирования уже на начальных стадиях проектирования.

Владеть расчетными и экспериментальными методами выбора гидродинамических компоновок и обводов корпусов и несущих систем создаваемых ЛА водного базирования.

 

Рекомендуемая литература.

  1. Лотов А.Б. Глиссирование и быстрый вход тел в воду. М, МФТИ, 1984.
  2. Логвинович Г.В.  Гидродинамика течений со свободными границами. Киев, Наукова думка, 1969.
  3. Ламб Г. Гидродинамика. М.-Л., ОГИЗ ГОСТЕХИЗДАТ, 1947.
  4. Шашин В.М.  Гидроаэромеханика морских ЛА. М, МАИ, 1997.

Дополнительная литература

  1. Справочник авиаконструктора, том 2, Гидромеханика гидросамолета, ЦАГИ, 1938.
  2. Морская авиация России. Под  редакцией А.Г. Братухина, М., Машиностроение, 1996.
  3. Осташов В.Г., Сандлер Л.Б. Глиссирующие снегоходы-амфибии. Новосибирск, «Галатея», 1991.
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика