航行体近水面滑跳运动特性及降载技术研究
摘要
跨介质航行体为躲避雷达等设备的探测，常进行近水面低空飞行，易与水面接触产
生滑跳现象，有效地利用滑跳运动可提升跨介质航行体的突防能力。然而，航行体触水
滑跳的运动过程对于初始运动参数的变化十分敏感，常导致运动稳定性降低，甚至造成
结构倾覆，直接坠入水中的严重后果。此外，航行体触水滑跳的过程伴随着反复跨介质
的状态，不同流体之间密度的突变使得航行体受到的砰击载荷具有瞬时性和强非线性的
特点，对航行体的生存能力提出严峻挑战。为探究航行体触水滑跳过程中的运动规律与
载荷特性，降低运动过程中承受的砰击载荷，本文基于数值仿真方法针对实尺度航行体
触水滑跳的运动模式与载荷特性开展了系统研究，并提出一种滑跳降载机构。论文的主
要研究内容如下：
首先，建立了描述航行体运动的坐标系，定义了航行体的运动参数。基于Abaqus平
台显式动力学模块的耦合欧拉-拉格朗日方法建立了航行体触水滑跳的数值仿真模型，
通过计算航行体触水滑跳的运动过程，进行了网格无关性验证，并对比圆盘滑跳试验的
结果，进行了数值方法的有效性验证。
其次，以AGM-84反舰导弹为原型，提出一种带滑跳板航行体的结构形式，细致分
类并分析了带滑跳板航行体触水后的典型运动模式，具体包括：水面滑行运动、单次滑
跳运动和多次滑跳运动这3类典型运动模式。针对本文所关注的多次滑跳运动模式，进
行了典型工况的运动规律与载荷特性分析。
再次，研究了初始运动参数对带滑跳板航行体运动规律与载荷特性的影响，具体分
析了弹道倾角、俯仰角、入水速度的变化对带滑跳板航行体触水滑跳过程中产生的姿态、
速度、位移以及载荷变化的影响。结果表明：初始弹道倾角为5°时有利于提高滑跳的稳
定性；当初始俯仰角为0°时，有利于增加滑跳的总距离；初始入水速度的增加，使得滑
跳总距离和最大垂向加速度均随之呈二次函数显著增加。
最后，在带滑跳板航行体的结构形式的基础上，进一步改进为带滑跳降载机构航行
体的结构形式。介绍了滑跳降载机构中涉及的泡沫铝缓冲元件的材料特性；分别探究了
低速和高速条件下，滑跳降载机构的降载原理；计算并筛选了不同初始速度条件下，降
载能力最优时泡沫铝的参数。结果表明：在可多次滑跳以及高速机动情况时的速度范围
内，随着初始入水速度的增加，滑跳降载机构对于最大垂向载荷的降载能力均呈下降趋
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
势，前者最大降载率为55.58%，后者最大降载率为53.04%.
本文所得出的研究结论对于反舰导弹等跨介质武器提高近水面滑跳性能、降低滑跳
过程中的砰击载荷具有重要的指导意义，具备一定的工程应用价值。
关键词：跨介质航行体；触水滑跳；砰击载荷；降载；耦合欧拉-拉格朗日方法
航行体近水面滑跳运动特性及降载技术研究
Abstract
Inordertoavoidthedetectionofradarandotherequipment,thetrans-mediavehicleoften
fliesatlowaltitudenearthewatersurface,whichiseasytocollidewiththewatersurfaceand
causethephenomenonofslidingandskipping,sotheeffectiveuseofslidingandskipping
movementcanimprovethepenetrationabilityofthetrans-mediavehicle.However,themotion
processofslidingandskippingonthewatersurfaceofthevehicleisverysensitivetothechange
oftheinitialmotionparameters,whichoftenleadstothedecreaseofmotionstability,eventhe
capsizingof