基本介紹
- 中文名：著水載荷測量
- 外文名：into-water load measurement
- 學科：航空航天
- 類型：飛行術語
- 載荷：使產生內力和變形的外力其它因素
- 著水載荷：結構物入水時產生的載荷
載荷,簡介,水載荷試驗主要測試參數,水載荷試驗方法研究,
載荷
引起結構失去平衡或破壞外部作用主要有:直接施加在結構上的各種力，習慣上稱為荷載，例如結構自重(恆載)、活荷載、積灰荷載、雪荷載、風荷載;另一類是間接作用，指在結構上引起外加變形和約束變形的其他作用，例如混凝土收縮、溫度變化、焊接變形、地基沉降等。
荷載標準值結構設計時採用的荷載基本代表值，也就是在荷載規範中所列的各項標準荷載。標準荷載在概念上一般是指結構或構件在正常使用條件下可能出現的最大荷載值，因此它應高於經常出現的荷載值。用統計的觀點，荷載的標準值是在所規定的設計基準期內，其超越機率小於某一規定值的荷載值，也稱特徵值，是工程設計可以接受的最大值。在某些情況下，一個荷載可以有上限和下限兩個標準值。當荷載減小對結構產生更危險的效應時，應取用較不利的下限值作為標準值；反之，當荷載增加使結構產生更危險的效應時，則取上限值作為標準值。又如各種活荷載，當有足夠的觀測資料時，則應按上述標準值的定義統計確定；當無足夠的觀測資料時，荷載的標準值可結合設計經驗，根據上述的概念協定確定。
簡介
結構物入水有著廣泛的工程背景，如水上/水陸兩棲飛機、地效翼船及宇宙飛船的水面降落、陸機的水上迫降、船舶的舶部砰擊、水中兵器的空投入水等問題。結構物入水是典型的流固禍合問題，結構受衝擊的同時也會激起流體的運動，撞擊過程中結構的運動與變形又會影響流體的運動，整個過程一直存在流體與結構的藕合作用，作用過程複雜。
入水衝擊載荷歷程短、峰值高，容易引起結構破損、儀器失靈、控制失效、人員傷亡等危害，因此開展結構物入水載荷研究具有重要的工程套用價值。由於入水問題的複雜性，工程實際問題理論分析困難，因此試驗及數值方法成為了開展相關研究的主要手段。
Chuang通過試驗分析了平底結構及小斜升角楔形體的剛體入水問題，指出對於小斜升角入水問題不應忽略空氣墊效應。Ei-Mahdi 等提出了一種用於預測最大著水衝擊壓力的方法，並通過實驗驗證了該方法的有效性。陳震套用 MSC． Dytran 軟體對平底結構入水過程中空氣墊對砰擊的影響進行了分析，得出砰擊壓力的峰值主要是由空氣層的壓縮而產生的結果，並研究了砰擊壓力峰值係數同入水角度和入水速度的關係。陳小平等套用試驗與數值方法分析了彈性效應對楔形體的砰擊壓力和結構應力回響的影響。駱寒冰等考慮了水彈性效應，採用 ALE 顯式有限元方法開展了數值預報工作。孫輝等套用試驗方法對斜升角、板厚、落高及配重對二維楔形體入水衝擊回響的影響進行了研究。莫立新等對楔形體剛度對衝擊回響的影響進行了試驗研究。閆發鎖通過相關的理論和試驗對比研究了圓球傾斜入水衝擊壓力的性質，用理想不可壓流體中氣泡的非線性振動方程解釋了衝擊壓力下降階段出現的振盪性質。
褚林塘給出了楔形體入水過程中的壓力時程變化及壓力分布的試驗與數值對比結果，對截面構型、重量、入水速度三個主要因素對著水載荷的影響進行了探討。得到的主要結論如下：
（1）楔形體各測點壓力時程變化趨勢和壓力分布的試驗值與數值結果吻合較好，驗證了數值方法的有效性;耦合算法帶來的數值噪聲引起仿真結果較試驗值普遍偏大，但其對於水陸兩棲飛機的載荷預報是偏於保守的，可滿足工程需要，後續可對耦合參數的合理選取做進一步的研究。
（2） 楔形體重量及入水速度越大，著水衝擊載荷越大，但底部壓力沿橫截面方向分布趨勢相同;帶舭彎模型較無舭彎模型對重量和速度的變化更敏感。
（3）無舭彎的橫截面局部壓力沿橫向從大到小非線性分布;有舭彎的船底局部壓力沿橫向呈大-小-大非線性分布。
水載荷試驗主要測試參數
由在機身底部布置的若干壓力感測器以及機身內部布置的加速度感測器、陀螺儀等試驗儀器，測量水陸兩棲飛機在著水過程中機身底部受到的水載荷、姿態角以及加速度。
水載荷試驗方法研究
根據傅汝德定律，水載荷試驗以傅汝德相似準則為依據進行模型設計、水池試驗及試驗數據處理，在整個試驗過程中需對模型的重量、重心和轉動慣量進行模擬。
理論上為了完全模擬飛機的整個著水過程，模型試驗需要保證模型具有六個自由度。實際上在試驗中，一般只需測量飛機著水時刻飛機承受的過載、姿態角變化及底部的壓力分布，不考慮飛機著水後的運動過程，沿飛機翼展方向的側移、繞X軸的滾轉運動和繞Z軸的偏航運動這三個運動是可以忽略的。這樣做可以極大的增加水載荷模型的加工空間，減輕慣量調試工作難度，縮短水載荷試驗的時間。
