一種用于艦船空氣流場可視化顯示的測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種艦船尾部空氣流場的測試方法。
【背景技術】
[0002]煙線法定性測量是指采用“煙線法”記錄實際艦艉的流場形態(tài)。通過合理布置發(fā)煙器，煙氣可以直觀地表現(xiàn)出流場形態(tài)，并通過拍攝照片、視頻將其記錄下來。通過煙線可以使得流場顯化，拍攝的相片可以顯示流場的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸，視頻可以顯示流場的動態(tài)變化過程，其結(jié)果可以用于指導定量測量、風洞試驗、仿真試驗，并為測量的數(shù)據(jù)結(jié)果提供對比依據(jù)。
[0003]總體來講，限于技術手段和組織能力，我國目前還沒有開展過驅(qū)護艦煙線法測量試驗，相關研究相對薄弱。而自直升機裝艦以來，美、英等西方國家針對這一問題已經(jīng)進行了深入的理論和試驗研究。目前西方國家主要采取在機庫頂部布置發(fā)煙，在配試艦的配合下進行煙霧流動拍攝記錄，主要方法大致為:將發(fā)煙器布置于試驗艦機庫頂端邊緣，采用橙色“煙線”對選定的風速條件進行可視化記錄。有色煙線被兩個位置的攝像機同時記錄。如圖1所示，一臺攝像機布置在上甲板的機庫大門之間，向下俯視，另一臺迎風布置在飛行甲板側(cè)方。這樣當煙通過飛行甲板時，可以同時得到俯視和側(cè)視的“煙線圖”，具體可參見文獻D.T.HOURIGAN, C.ff.SUTTON, INSTRUMENTAT1N FOR AIRWAKE MEASUREMENTS ON THE FLIGHTDECK OF A FFG-7, F.J.BIRD Flight Mechanics, Technical Memorandum 450，AR-006-623。
[0004]上述方法的主要缺陷存在于三個方面:
[0005](1)煙霧發(fā)生器在機庫頂部發(fā)煙，而俯拍的拍攝設備位于甲板的機庫大門之間，當煙霧出現(xiàn)時，攝像機被濃煙籠罩，拍攝效果只能是一團濃煙，無法拍攝出流場瞬態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸及動態(tài)變化過程；
[0006](2)另一個拍攝設備在試驗艦甲板邊緣，橫向距離發(fā)煙源距離過近，由于攝像機焦距的限制，無法對流場形態(tài)進行整體范圍的拍攝，對于確定艉流場渦區(qū)邊界不利；
[0007](3)流場拍攝角度、發(fā)煙位置、發(fā)煙顏色及其發(fā)煙方式單一，不能全方位對艉流場結(jié)構(gòu)進行描述。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的技術解決問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種用于艦船空氣流場可視化顯示的測試方法，通過對艉流場發(fā)煙拍攝角度、發(fā)煙位置、方式進行改進，顯著提高了測試效果。
[0009]本發(fā)明的技術解決方案是:一種用于艦船空氣流場可視化顯示的測試方法，包括如下步驟:
[0010](1)在試驗艦機庫頂部布置一排發(fā)煙器，在機庫兩側(cè)各布置一組發(fā)煙器，同時在飛行甲板表面確定三處發(fā)煙位置，分別是甲板的渦流區(qū)、艦載直升機前極限位置和艦載直升機著艦點；
[0011](2)試驗艦根據(jù)試驗要求工況，調(diào)節(jié)航向和航速；
[0012](3)控制機庫頂部和機庫兩側(cè)的發(fā)煙器發(fā)煙，測試直升機飛至第一拍攝位置，與試驗艦保持同步并懸停跟進飛行，向下俯視拍攝，記錄俯視影像；所述的第一位置在試驗艦飛行甲板正上方，距海平面6倍的機庫高度處；
[0013](4)測試直升機飛至第二拍攝位置，與試驗艦保持同步并懸停跟進飛行，拍攝記錄發(fā)煙的軸測視圖影像；所述的第二位置在試驗艦左后方或者右后方45度位置，且距海平面6倍的機庫高度，水平距離試驗艦6倍的船體寬度處；
[0014](5)測試直升機飛至第三拍攝位置，與試驗艦保持同步并懸停跟進飛行，向側(cè)面拍攝，記錄側(cè)視圖影像；所述的第三位置在試驗艦的左側(cè)方或者右側(cè)方，且距離海平面上方
1.5?2倍的最低飛行高度，水平距離試驗艦6倍的船體寬度處；
[0015](6)測試直升機位置不變，與試驗艦保持同步并懸停跟進飛行，關閉機庫頂部和機庫兩側(cè)的發(fā)煙器，使試驗人員手持煙霧彈同時位于飛行甲板表面確定好的三處發(fā)煙位置處，測試直升機記錄側(cè)視圖影像；
[0016](7)測試直升機退出，試驗艦根據(jù)試驗要求工況，再次調(diào)節(jié)航向和航速，然后重復步驟(3)?￠)，直至完成全部試驗工況的測試；
[0017](8)對于各試驗工況，通過測試直升機拍攝的視頻圖像獲取渦流區(qū)的邊界并與理論計算結(jié)果進行比對，驗證理論計算結(jié)果的正確性。
[0018]所述的一排發(fā)煙器或者一組發(fā)煙器在發(fā)煙時至少包括三種不同顏色的煙霧。所述的測試直升機在第一位置的拍攝時間為3分鐘。所述的測試直升機在第二位置的拍攝時間為1分鐘。所述的測試直升機在第三位置拍攝機庫頂部和機庫兩側(cè)的發(fā)煙器發(fā)煙的時間為3分鐘，拍攝試驗人員手持煙霧彈產(chǎn)生煙霧的時間為2分鐘。所述的飛行甲板表面三處發(fā)煙位置分別為甲板表面距離機庫6m、8m和13m的位置。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:
[0020](1)本發(fā)明方法通過多點、多色進行發(fā)煙，并進行空中三維度立體拍攝，可以準確得到流場瞬態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸及動態(tài)變化過程，提高測試的準確性；
[0021](2)本發(fā)明方法通過在甲板之外進行拍攝可以得到流場的整體范圍，特別有利于確定艉流場渦區(qū)的邊界；
[0022](3)本發(fā)明方法采用多角度對流場進行立體拍攝，特別有利于全方位對艉流場結(jié)構(gòu)進行描述。
【附圖說明】
[0023]圖1為國外流場發(fā)煙拍攝位置示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明直升機拍攝第一位置示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明直升機拍攝第二位置示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明直升機拍攝第三位置示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明機庫兩側(cè)發(fā)煙位置示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明飛行甲板位置處發(fā)煙示意圖；
[0029]圖7為本發(fā)明方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明方法主要從艉流場發(fā)煙拍攝角度、發(fā)煙位置、方式進行改進。
[0031]1、發(fā)煙拍攝角度
[0032]發(fā)煙器布置于試驗艦機庫頂端邊緣，選用三種不同色彩的發(fā)煙器發(fā)煙，彩色煙線通過直升機在3個位置進行空中拍攝:
[0033]A)第一位置:如圖2所示，直升機在飛行甲板正上方(距海平面6倍的機庫高度，如60m)懸停跟進飛行，與試驗艦保持同步(航向航速相同)，向下俯視拍攝，記錄俯視圖；
[0034]B)第二位置:如圖3所示，直升機在艦船左