基于分段插值的水上无人机离水特性求解方法

水上无人机成为无人机研究的新热点,其船体构型对离水特性影响巨大,构型参数设计合理可以减小滑跑距离和需用功率,反之会造成离水困难,甚至可能出现增加发动机功率水上飞机也无法离水的情况。这是由于其特殊的起降环境使得水上无人机起飞过程受力情况较常规飞行器更加复杂,常规飞行器起飞性能计算方法对于水上无人机不再适用,所以对水上飞机起飞离水特性的求解十分重要。CFD的发展使得利用数值计算方法代替常规的试验手段成为了可能,但直接利用CFD软件仿真求解水上无人机/飞机的离水过程难度大,耗时长,可行性低。可根据CFD计算中库朗数条件对气动力和水动力求解要求的不同,采用解耦方法分别求解不同条件下水上无人机完整构型的气动力和船体构型的水动力;同时水上无人机在起飞滑跑过程中,垂向受力小、加速度小,可将垂向受力看做近平衡状态,这成为分段插值求解方法的基础。将离水起飞过程离散化,利用分段插值方法求解得到其起飞离水特性,计算结果可以很好体现水上无人机水面滑跑的特性,与试验结果吻合良好。