基于空间耦合运动特性的水下航行体操纵性综合评估研究

操纵性是水下航行体的重要水动力性能之一，对水下航行体的航行安全及作战或作业效能有十分显著的影响，准确评估水下航行体操纵性能是保证水下航行体具有优良性能的前提条件。传统的水下航行体操纵性能评估是将水下航行体的操纵运动分为水平面和垂直面两方面考虑，未考虑到两者之间复杂的耦合关系，难以全面正确地评估水下航行体的空间操纵性能。本项目从水下航行体空间耦合运动特性出发，研究并设计一种能综合反映水下航行体空间操纵性能的操纵运动形式，从中提取出能表征水下航行体空间操纵性能的评估指标，补充和完善现有的操纵性指标体系，建立一套数量较少、物理意义明确且易于计算和比较的水下航行体操纵性评估指标体系，并对水下航行体空间操纵性能进行评估。该项研究可探索水下航行体操纵性能评估的新方法和途径，研究成果对于提高水下航行体设计水平、保障航行安全有重大的作用。

本项目按照计划任务书要求，围绕水下航行体空间操纵性能开展了研究，取得了预期研究成果，全面完成研究任务。.1、本项目在Gertler等提出的潜艇空间标准运动方程的基础上，建立水下航行体操纵运动数学模型，通过自编程序实现了水下航行体水平面、垂直面以及空间典型操舵机动的数值模拟，考察了水下航行体对操方向舵和升降舵的响应，并将计算结果与实验结果进行比对，验证了所建立的水下航行体操纵运动数学模型的有效性。.2、对平面非线性和空间操纵运动数学模型所受水动力进行了比较和数值计算，分别对水平面和垂直面同一典型操舵运动使用不同操纵运动数学模型进行模拟计算。分析了水下航行体的空间耦合特性。根据水下航行体操纵性运动的一般性原则，水下航行体在一般转向变深空间机动中时序侧重的特点及其对自身空间运动迅速机动同时又安全潜浮的要求，提出并设计了一种类似飞行器典型机动战斗转弯的空间运动形式——空间Z形运动，能够同时反映水下航行体对垂直舵角以及水平舵角响应特性。.3、对空间Z形运动过程中各操舵指令数值的选取以及判断操舵条件的执行纵倾角和艏向角的选取进行分析，确保水下航行体在进行Z形空间运动的安全性，以及空间Z形运动对一般水下航行体的适用性。提取出该新空间运动形式的运动特征参数，并对运动特征参数表征水下航行体操纵性能进行探讨。对空间Z形运动试验设计进行分析和讨论，提出试验方法及注意事项，为实现空间Z形运动船池试验奠定基础。.4、根据基于模糊层次分析法的多级模糊综合评判法的原理对水下航行体的操纵性进行了综合评价，将各项性能指标作为评价因素集，运用模糊层次分析法确定各因素集的权重集，采用岭形分布隶属函数确定了单因素评判矩阵，进行多级模糊评判确定最终评价结果。