《建模和仿真在直升机作战舰船设计中的应用》263页

现代战斗舰艇，如护卫舰和驱逐舰，经常使用海上直升机。众所周知，在恶劣天气中降落直升机既困难又危险；此外，如果飞行条件过于恶劣，直升机将无法获准起飞，舰艇能力的一个重要组成部分也将丧失。舰船上空不稳定的气流，尤其是飞行甲板附近的气流，是限制直升机作业范围的一个重要因素。气流的特性被称为舰船气流，取决于相对于舰船的风速和风向，以及舰船上层建筑的几何形状。与雷达横截面等因素相比，船舶上层建筑的空气动力学在设计阶段并未受到太多关注。本论文介绍了一项利用建模和仿真技术对一艘现代战舰的空气动力学设计进行评估和指导的研究。所采用的建模技术包括时间精确计算流体动力学，用于计算全尺寸舰艇上复杂的三维非稳定流场；以及直升机飞行动力学数学模型，用于计算直升机如何对非稳定气流做出反应。这些建模技术随后被用于两个模拟应用中：一个是虚拟 AirDyn，用于评估船舶气流对直升机造成的不稳定载荷；另一个是在运动基地飞行模拟器中进行驾驶飞行模拟，用于评估气流对飞行员在甲板上着陆时工作量的影响。这些建模和模拟技术被用于评估船舶上层建筑的不同设计方案。这些技术还用于研究船舶尺寸如何影响气流和船舶运动，以及这些因素如何影响直升机和飞行员在着陆甲板上操作时的工作量。气流建模还用于预测船舶的热发动机废气如何与气流混合，从而导致飞行甲板上方和周围的温度波动升高。

研究表明，飞行甲板前方船舶上层建筑几何形状的相对微小变化如何影响直升机的空气动力负荷，这些影响可以被检测和量化，从而为船舶设计师提供指导。研究还表明，大型船舶会产生更大、更猛烈的气流，从而干扰直升机，增加飞行员在着陆时的工作量。另一方面，较小的船舶在波涛汹涌的海面上会有更大的动态运动，而且甲板较小，上层建筑较近。模拟显示了这些不同的影响如何结合在一起，以及船舶大小如何影响甲板着陆时飞行员的工作量。研究还发现，虽然近海石油钻井平台直升机运营商对空气温度上升的限制有明确的指导方针，但在操作直升机前往船舶时却没有这样的指导方针，而且飞行甲板上可能出现的温度上升范围足以影响直升机的性能。

这项研究的一个重要贡献是为一艘真实舰船的设计提供了参考，从而证明了建模和模拟在直升机作业船舶设计中的潜力。