Особенности интерференции воздушного винта и крыла сверхбольшого удлинения в неоднородном потоке

Авиационная и ракетно-космическая техника

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов


DOI: 10.34759/vst-2021-2-7-19

Авторы

Виноградов О. Н. 1*, Корнушенко А. В. 1, Павленко О. В. 1**, Петров А. В. 1, Пигусов Е. А. 1***, Чинь Т. Н. 2

1. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского, ЦАГИ, ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия
2. Московский физико-технический институт, Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская облаcть, 141701, Россия

*e-mail: oleg.vinogradov@tsagi.ru
**e-mail: olga.v.pavlenko@yandex.ru
***e-mail: evgeniy.pigusov@tsagi.ru

Аннотация

Работа посвящена численному исследованию интерференции двухлопастного тянущего воздушного винта (ВВ) и прямого крыла сверхбольшого удлинения самолета на солнечных батареях в неоднородном потоке. Расчеты проведены по программе, основанной на осредненных по Рейнольдсу уравнениях Навье—Стокса при скорости потока V = 25 и 50 м/с. Рассмотрено влияние установки в концевом сечении крыла ВВ с диаметрами 0.22 м и 0.33 м на крейсерские аэродинамические характеристики самолета. Дано сравнение коэффициентов подъемной силы крыла и момента тангажа самолета без установленных ВВ с экспериментальными данными. Представлена пространственная картина течения вблизи крыла и приведено распределение давления на крыле при взаимодействии со струями возмущенного потока от тянущего ВВ. Показано, что с увеличением диаметра ВВ возрастает его влияние на распределение давления по поверхности крыла, вследствие чего в сечениях за ВВ происходит локальное падение подъемной силы крыла.

Ключевые слова:

тянущий воздушный винт, интерференция воздушного винта, крыло сверхбольшого удлинения

Библиографический список

  1. Bowman C.L., Felder J.L., Marien T.V. Turbo- and hybrid-electrified aircraft propulsion concepts for commercial transport // AIAA/IEEE Electric Aircraft Technologies Symposium – EATS’2018 (12–14 July 2018; Cincinnati, OH, United States). AIAA 2018-4984. DOI: 10.2514/6.2018-4984

  2. Stoll A.M., Mikic G.V. Design Studies of Thin-Haul Commuter Aircraft with Distributed Electric Propulsion // 16th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (13-17 June 2016; Washington, D.C.). AIAA Paper 2016-3765. DOI: 10.2514/6.2016-3765

  3. Moore K.R., Ning A. Distributed Electric Propulsion Effects on Existing Aircraft Through Multidisciplinary Optimization // IAA Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference (08-12 January 2018; Kissimmee, Florida, USA). AIAA Paper 2018-1652. DOI: 10.2514/6.2018-1652

  4. Stoll A.M., Bevirt J.B., Moore M.D., Fredericks W.J., Borer N.K. Drag Reduction Through Distributed Electric Propulsion // 14th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (16-20 June 2014; Atlanta, GA). AIAA Paper 2014-2851. DOI: 10.2514/6.2014-2851

  5. Stoll A.M. Comparison of CFD and Experimental Results of the LEAPTech Distributed Electric Propulsion Blown Wing // Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (22-26 June 2015; Dallas, Texas). AIAA Paper 2015-3188. DOI: 10.2514/6.2015-3188

  6. Дунаевский А.И., Перченков Е.С., Чернавских Ю.Н. Взлетно-посадочные характеристики региональных самолетов с вспомогательной убираемой распределенной электрической силовой установкой // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 19-29. DOI: 10.34759/vst-2020-1-19-29

  7. Егошин С.Ф. Оценка влияния многовинтовой системы обдувки крыла на характеристики транспортной работы самолета короткого взлета и посадки // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 64-76.

  8. Павленко О.В., Петров А.В., Пигусов Е.А. Исследования обтекания высоконесущего крылового профиля с комбинированной энергетической системой увеличения подъемной силы крыла // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 7-20. DOI: 10.34759/vst-2020-4-7-20

  9. Clarke S., Redifer M., Papathakis K., Samuel A., Foster T. X-57 Power and Command System Design // IEEE Transportation Electrification Conference and Expo – ITEC (22-24 June 2017; Chicago, Illinois, USA), pp. 393-400. DOI: 10.1109/ITEC.2017.7993303

  10. Borer N.K., Patterson M.D., Viken J.K., Moore M.D., Clarke S., Redifer M.E. Design and Performance of the NASA SCEPTOR Distributed Electric Propulsion Flight Demonstrator // 16th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (13-17 June 2016; Washington, D.C.). AIAA Paper 2016-3920. DOI: 10.2514/6.2016-3920

  11. Schiltgen B., Green M.W., Gibson A.R., Hall D.W., Cummings D.B., Hange C. Benefits and Concerns of Hybrid Electric Distributed Propulsion with Conventional Electric Machines // 48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (30 July 2012 — 01 August 2012; Atlanta, Georgia). AIAA Paper 2012-3769. DOI: 10.2514/6.2012-3769

  12. Wick A.T., Hooker J.R., Hardin C.J., Zeune C.H. Integrated Aerodynamic Benefits of Distributed Propulsion // 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting (5-9 January 2015; Kissimmee, Florida). AIAA Paper 2015-1500. DOI: 10.2514/6.2015-1500

  13. Лисейцев Н.К., Самойловский А.А. Современное состояние, проблемы и перспективы развития самолетов, использующих солнечную энергию для полета // Труды МАИ. 2012. №55. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=30018

  14. Тулинова Е.Е., Ковалев К.Л., Иванов Н.С., Ларионов А.Е. Обзор разработок полностью электрических самолетов // Электричество. 2016. № 4. С. 15–25.

  15. Мясищев А.А. Построения БПЛА длительного полета с использованием солнечных модулей // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. 2017. № 2. С. 132-136.

  16. Бабкин В.И., Теперина Л.Н., Теперин Л.Л. Аэродинамическая интерференция крыла самолета и струи за винтовентиляторным движителем в потоке сжимаемого газа // Ученые записки ЦАГИ. 1991. Т. XXII. № 5. С.118–126.

  17. Власов В.А., Жулев Ю.Г., Наливайко А.Г. Исследование интерференции струи с поверхностью крыла // Ученые записки ЦАГИ. 2001. Т. XXXII. № 1–2. С.83–89.

  18. Корнушенко А.В., Кудрявцев О.В., Теперин Л.Л. и др. Использование принципа полезной интерференции для повышения аэродинамического совершенства компоновки воздушного винта и крыла // Ученые записки ЦАГИ. 2016. Т.47. № 8. С.42–49.

  19. Корнушенко А.В., Кудрявцев О.В., Теперин Л.Л. и др. Исследование полезной интерференции, тянущей и толкающей схем воздушных винтов, установленных на концах крыла// Ученые записки ЦАГИ. 2017. Т.48. № 1. С. 3–9.

  20. Sinnige T., van Arnhem N., Stokkermans T.C.A., Eitelberg, G., Veldhuis, L.L.M. Wingtip-Mounted Propellers: Aerodynamic Analysis of Interaction Effects and Comparison with Conventional Layout // Journal of Aircraft. 2019. Vol. 56. No. 1, pp. 295-312. DOI: 10.2514/1.C034978

  21. Вождаев В.В., Теперин Л.Л., Чернышев С.Л. Практика применения и особенности современных методов расчета аэродинамических характеристик летательных аппаратов на основе решений уравнений Навье—Стокса // Труды ЦАГИ. Вып. № 2740. — М.: Издательский отдел ЦАГИ, 2014. С. 37-43.

  22. Алесин В.С., Губский В.В., Дружинин О.В., Ерёмин В.Ю., Павленко О.В. Исследования интерференции толкающего винтокольцевого движителя с фюзеляжем летательного аппарата // Автоматизация. Современные технологии. 2018. Т. 72. № 2. С. 91–96.

  23. Павленко О.В., Раздобарин А.М., Федоренко Г.А. Влияние формы законцовки на обтекание крыла // Ученые записки ЦАГИ. 2018. Т. XLIX. № 3. С. 26–35.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2021