电动飞机近海面飞行气动特性分析

简介

电动飞机在近海面飞行时会受到水面效应的影响,而对飞机近海面飞行气动特性的研究既可以为飞行员的训练提供必要的理论支撑,也可以为其他相关类型飞机的设计提供参考,但相关的数值研究多停留在机翼层面。本文基于STAR-CCM+软件,采用欧拉多相流模型和VOF(Volume of Fluid)法,建立了电动飞机近海面飞行的数值模拟方案,在空气域内模拟结果与风洞实验数据对比误差较小,证明了该方案的准确性。论文研究了距水面高度、迎角和海况不同时自由液面对飞机近海面飞行特性的影响。发现了当飞机高度降低时,飞机出现升力系数增大、阻力系数减小的现象,当飞机继续抵近海面时水面效应的增升效果会减小直至触水后彻底消失,升力系数要先于阻力系数发生变化。研究结果表明飞机在近海面飞行时,水面效应区有效利用的前提是必须严格控制飞行高度,离水面过低时轻则增升效应减弱,重则触水后导致阻力急剧增大得不偿失。