| 成果简介： |
我国极地保障与环境观测手段主要依靠直升机和雪地车，直升机维护费用高；雪地车在覆雪冰层上易塌陷，难以穿越两栖地形。极地气垫破冰/运输平台是一种兼具破冰与运输功能的新型极地装备，具有运载能力强、多栖性、航速高等特点，可为物资及人员转运/极地环境监测等提供可靠平台，也可为结冰内河及渤海地区提供新的破冰装备，对提高我国极地科考保障能力和完善极地环境观测手段具有重要意义。针对极地气垫平台技术特点，围绕固-液-气耦合作用下冰破坏机理与模式、柔性围裙内气动压力变化规律及控制方法、低温环境下螺旋桨气动特性、安全运动与操控策略等科学问题，以理论、仿真和试验为研究手段，重点突破固-液-气动力弹性耦合、垫升系统优化设计与试验、气雪/结冰条件下空气螺旋桨的气动力特性数值仿真与试验、气垫平台运动与操控等关键技术，完成工程样机研制，通过演示验证。
该项目具体开展以下五方面研究。（1）气垫平台低速破冰机理与控制方法及试验研究以空气动力学与水动力学分析及物理模型试验为手段，深入探究气垫平台在低速航行状态下诱发冰下气腔极地气垫破冰/运输平台关键技术研究的机理与控制因素，揭示固-液-气耦合动力作用下冰破坏的诱发机理与演变规律，构建气垫平台低速行进与破冰过程的耦合机制，形成气垫平台低速破冰能力的评估与优化方法，为后续系统研制提供技术基础和参数。（2）兼顾破冰与运输模式的垫升系统优化设计与研制针对垫升系统兼顾破冰与运输模式的优化协调问题，研究柔性围裙内气动压力分布规律，开展垫升风机特性、气道型式及气垫压力控制方法研究；针对垫升飞溅水雾对艇驾驶室人员视野的妨碍遮挡问题，并考虑到气垫平台的多气源相互耦合干扰，开展围裙防飞溅技术研究，完成垫升系统优化设计及研制。（3）极地复杂地形条件下的运动与操控技术研究针对气雪条件下的空气螺旋桨效率衰减与轴系振动问题，以及低温高湿环境下的空气螺旋桨挂冰/结冰和机-桨匹配特性问题，采用理论分析、数值仿真和室内模型试验方法，开展空气螺旋桨优化设计研究，研制桨-舵一体推进系统；针对冰-水混合界面、覆雪冰层上气垫平台的运动特性，建立多界面地形条件下的运动模型，开展航迹向控制方法及策略研究，研制操控系统。（4）气垫平台系统集成技术研究根据实际作业环境和任务需求，开展总体设计与系统集成技术、防冰/融冰发动机余热利用设计技术、极区导航及通信系统适用性技术研究，完成气垫平台总体设计和工程样机建造。 |
