[发明专利]不规则波下带柔性气囊直升机横摇响应预报方法

权利要求书

1.一种不规则波下带柔性气囊直升机横摇响应预报方法，其特征在于，包括：

(1)针对带柔性气囊直升机，划分有限元网格；

(2)将所述有限元网格导入有限元计算软件中，得到直升机横向静稳性曲线、平静水面下以及两个规则波浪下的直升机横摇响应曲线，包括：

将所述有限元网格导入有限元计算软件中，通过等效水域压力方法，得到直升机横向静稳性曲线包括：将所述有限元网格导入有限元计算软件中，将整个静水域对直升机的作用等效为静压力对直升机的作用，通过对直升机整体添加重力、对每个单元添加与高度相关的静压力函数P＝ρgh+cvi，从而执行显式有限元计算最终得到直升机横向静稳性曲线，其中，P为静压力大小，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为单元中心距水线面的距离，c为阻尼系数，v为单元中心速度，i为单元法线方向；

通过流固耦合方法，建立对应的水池，将直升机整体有限元模型与数值水池进行罚函数耦合，得到平静水面下以及两个规则波浪下的直升机横摇响应曲线；

(3)根据考虑非线性项的阻尼公式以及所述平静水面下的直升机机横摇响应曲线，得到横摇动力学方程中的阻尼项；

(4)通过Matlab编程，得到规则波和不规则波下的波面方程；所述波面方程公式为：

其中，Θ(t)为波面方程，i为变量，a_i为第i个正弦波的振幅，ω_i为第i个正弦波的频率，t时间，ξ_i为第i个正弦波的相位角，S_W(ω_i)为波浪的波谱，δω_i为对应i频率波的频率步差，A为待定系数A，e为自然对数底数，数值为2.7182，B为待定系数B，H_1/3为有义波高，T₀₁为波浪平均周期，E(ω_i)为对应i频率波的能量，n为正弦波的叠加个数；

(5)将所述规则波下的波面方程、规则波浪下的直升机横摇响应曲线和直升机横向静稳性曲线带入所述横摇动力学方程，验证所述阻尼项的准确性；

(6)如果所述阻尼项准确，则将所述不规则波下的波面方程和直升机横向静稳性曲线带入横摇动力学方程，得到不规则波下的直升机横摇响应曲线，如果所述阻尼项不准确，则重复步骤(2)至(5)。

2.根据权利要求1所述的不规则波下带柔性气囊直升机横摇响应预报方法，其特征在于，所述考虑非线性项的阻尼公式为：

其中，为直升机运动中所受的阻尼力，μ为阻尼力线性项系数，β为阻尼力非线性项系数，为横摇角速度。

3.根据权利要求2所述的不规则波下带柔性气囊直升机横摇响应预报方法，其特征在于，所述横摇动力学方程为：

其中，M_B＝W·GM·γ·Θ(t)，I_x为直升机的横摇转动惯量，J_x为直升机的横摇附加转动惯量，为直升机横摇加速度，为直升机横摇衰减项，W为直升机整机重量，为直升机横向静稳性曲线，为直升机静稳性力矩，M_W为风作用下带来的外力矩，M_B为波浪作用下带来的外力矩，GM为直升机系统的稳心，γ为有效波倾系数，Θ(t)为波面方程。

4.根据权利要求3所述的不规则波下带柔性气囊直升机横摇响应预报方法，其特征在于，其中，a为平静水面下直升机横摇响应曲线的线性系数，b为平静水面下直升机横摇响应曲线的非线性系数，为横摇周期，直接通过平静水面下计算出的横摇曲线得到。