超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究的开题报告.docx

超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究的开题报告
一、研究背景及意义
随着科技的发展，航空技术得到了快速的普及和发展。航空技术为人们的出行带来了巨大的便利，在同时也给人们的生活带来了更多的可能性。然而，航空技术也存在着一些问题，最突出的就是飞行速度受限于大气阻力，同时在高速飞行中也会出现损毁结构和危及生命的风险。
为了克服航空技术的限制，一种新的交通工具设计被提出，它是一种能够以超过声速的速度行进的“超空泡航行体”。超空泡航行体是一种全新的交通工具，其航行体系的设计以消除飞行阻力和空气摩擦力，具有非常显著的优势，例如速度快、能耗低、航行距离长、抗风险能力强等。因此，研究超空泡航行体的设计和控制方法具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容及目标
目前，超空泡航行体主要有两种工作原理，一种是采用超空泡的方式减小航行阻力，另一种是采用超导磁悬浮的方式使得超空泡航行体在列车轨道上能够以非常高的速度行驶。本文选定前一种工作原理进行研究，具体内容如下：
1.优化超空泡航行体入水模型
当前，我们已经对超空泡航行体的空气动力学、热力学及结构力学等方面进行了理论分析，发现其在超音速空气中可以克服空气阻力并实现高速飞行。此时，超空泡航行体会向下运动且可以逐渐失速，最终从空中掉进水中。然而，当超空泡航行体飞行速度过快时，由于其专门用于克服空气阻力的特殊形状，其入水状态可能带来比较大的冲击力，产生严重的结构损伤。因此，我们需要对超空泡航行体的入水模型进行优化，以减小其入水时的冲击力。
2.研究超空泡航行体的入水轨迹控制
通过对优化后的超空泡航行体进行入水模拟实验，我们发现其入水轨迹较难控制，往往容易出现无法稳定入水的情况。因此，我们需要探究超空泡航行体的入水轨迹控制方法，以实现其考虑航行稳定和入水安全的设计。
本研究的目标是提出改进的超空泡航行体入水模型，并研究其入水轨迹控制方法，最终实现其稳定安全的入水。
三、研究方法和技术路线
本研究主要采用理论分析和模拟实验相结合的研究方法，建立数学模型，研制相应的控制算法，并进行实验验证。
具体技术路线如下：
1.理论分析
首先，对超空泡航行体的空气动力学、热力学和结构力学等方面进行理论分析，确定入水模型的优化方案和入水轨迹控制方法。
2.数值模拟
建立超空泡航行体的数学模型，对入水模型进行数值模拟，研究其入水状态和水面反应。同步进行入水轨迹控制算法的数值模拟。
3.实验验证
通过设计合理的实验，对入水模型和入水轨迹控制算法进行实验验证，并对实验结果进行分析和评估。
四、预期成果及意义
1.提出改进的超空泡航行体入水模型，减小入水时的冲击力。
2.研究超空泡航行体的入水轨迹控制方法，实现其稳定安全的入水。
3.基于本研究成果为超空泡航行体的进一步发展提供支持，为突破现有航空技术的限制创造新的可能性。
总之，本研究具有重要的理论和应用价值，并将促进超空泡航行体技术进一步发展。