舰艉流场对舰载直升机的干扰一直是着舰飞行研究领域具有相当挑战性的课题。本文建立了适用于着舰飞行研究的常规单旋翼以及新型共轴刚性（双）旋翼直升机/舰船动态界面的数值分析方法。分别针对着舰过程中直升机的操纵特性和飞行员工作载荷进行了深入研究,并分析了艉流场主/被动控制对直升机非定常载荷水平的作用机理,同时,着重研究了共轴刚性旋翼直升机垂直着舰过程的旋翼尾流/甲板/机库非定常气动干扰。主要工作体现在以下几个方面:作为背景和前提,首先阐明了本文的研究目的和意义,概述了孤立舰船流场、旋翼/舰船耦合流场、直升机/舰船动态界面以及艉流场主/被动控制等研究领域的国内外研究现状,指出了当前研究的不足,提出了本文相应的研究内容和研究方案。兼顾计算精度与效率,本文分别采用RANS/DES方法、RANS+动量源模型和RANS+嵌套网格方法针对“SFS2舰船”、“GIT旋翼/机身干扰”和“共轴双旋翼OGE/IGE”的流场进行了数值模拟,指出了这些数值方法在直升机着舰流场研究领域的适用范围。然后,搭建了用于SFS1舰船风洞试验的台架,进行了舰船艉流场的试验研究,并与DES方法结合,对舰船流场空间特性、时/频域特征和自/互相关性进行了深入的分析。研究结果显示:非定常舰艉流场不具有自相关性特征;而当区域内湍流涡结构的来源较为简单时,非定常艉流场具有一定的互相关性,可以由上游位置处的速度时间历程预测下游位置在某一时刻的速度特征。为了分析艉流场对着舰操纵的影响,建立了适用于着舰飞行研究的直升机飞行动力学模型,并提出了CFD方法与直升机飞行动力学模型之间的数据传递策略,构建了直升机/舰船动态界面特性的数值分析方法。在此基础上,又应用直升机虚拟艉流场干扰测力技术,开展了艉流场对直升机着舰非定常载荷水平的干扰机理研究,并分析了风向角和旋翼旋向对飞行员着舰工作载荷的影响规律。获得了一些结论:在常规单旋翼直升机着舰过程中,总距操纵和脚蹬操纵是飞行员工作载荷增大的主要来源。风向角增加会增大着舰域内流场的非定常水平,同样使得飞行员工作载荷大幅提升。针对艉流场对直升机气动力的干扰机理,本文开展了艉流场主/被动控制下的直升机/舰船动态界面研究,着重分析了凹槽结构以及主动射流控制对直升机着舰操纵余量和非定常载荷水平的影响;在此基础上,进行了射流强度、射流频率及形状因子等主/被动控制参数的影响规律研究。研究表明:在动量系数相同时,非定常射流对直升机非定常载荷水平的抑制能力明显弱于定常射流。着眼于未来舰载直升机的发展趋势,创新性地构建了一套适用于共轴刚性旋翼直升机/舰船动态界面的数值分析方法。应用该方法,对共轴刚性旋翼直升机在着舰过程中的操纵特性和气动载荷特征进行了较深入的研究,并与常规单旋翼直升机着舰进行对比,指出了两种直升机在着舰过程中非定常载荷水平的不同特点。同时,还分析了舰船上层建筑以及大气边界层等对直升机着舰飞行的影响。得出了新的结论:大气边界层可显著降低着舰时艉流场流向湍流强度,使得共轴直升机俯仰力矩及偏航力矩的非定常水平大幅降低。本文还采用嵌套网格技术与RANS方法相结合的手段,针对旋翼尾流/甲板/机库间的强干扰耦合现象进行了数值模拟,重点分析了垂向着舰过程中舰面效应及环流现象对旋翼时均及非定常气动载荷的影响规律。在此基础上,开展了机库门开/合和着舰点位置对直升机非定常载荷水平的影响研究,得到了一些对直升机垂向着舰有实际指导意义的结论。