【摘 要】
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泵喷推进水下滑翔机（WJHUG）是一种配备了泵喷推进器的新型混合驱动水下滑翔机,兼具传统水下滑翔机（AUG）锯齿滑翔和自主式水下航行器（AUV）定深推进的运动模式。由于WJHUG在不同运动模式下所需的最优水动力外形并不相同,因此其单一的水动力外形配置不能满足多运动模式的应用需求。本文受飞鱼变翼运动启发,提出了一种适用于多模式航行的可变形水动力外形方案。该方案采用仿生可变翼结构,航行器可根据不同航行
【基金项目】
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科技部“十三五”国家重点研发计划（No.2016YFC0301204）项目“长航程水下滑翔机外形优化与机动推进技术”课题
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泵喷推进水下滑翔机（WJHUG）是一种配备了泵喷推进器的新型混合驱动水下滑翔机,兼具传统水下滑翔机（AUG）锯齿滑翔和自主式水下航行器（AUV）定深推进的运动模式。由于WJHUG在不同运动模式下所需的最优水动力外形并不相同,因此其单一的水动力外形配置不能满足多运动模式的应用需求。本文受飞鱼变翼运动启发,提出了一种适用于多模式航行的可变形水动力外形方案。该方案采用仿生可变翼结构,航行器可根据不同航行模式实时调节机翼状态,适应不同任务需求,从而提高平台水动力性能及航行效率。本文主要研究成果如下:1.借鉴生物界仿生飞鱼可折展翼结构,提出了泵喷推进水下滑翔机可变形水动力外形概念设计,并验证了概念设计的可行性;2.基于可变形水动力外形方案设计需求,结合航行器现有的浮力调节液压系统,将浮力调节系统与可折展翼液压驱动系统集成设计,提出了一体化液压系统方案;3.针对可折展翼整流附体优化,从设计点集采样、优化模型构建、优化算法等角度出发,提出了一种基于LHD采样方法、Kriging代理模型及MOGA优化算法的综合水动力优化流程;4.根据WJHUG在不同工作模式下的不同性能需求,从水动力性能及航行器稳定性角度出发,提出了可变形水动力外形泵喷推进水下滑翔机在AUG滑翔模式及AUV推进模式下的优化原则,并结合遗传算法完成了可变形水动力外形变形策略优化,该优化结果与原模型对比表明,航行器水动力性能有较大提高,其中较优化前AUG滑翔模式的升阻比性能提升9.4%;AUV推进模式的航行阻力降低7.2%。
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