Разработка облика самолета с использованием высокоточных методов вычислительной аэродинамики и оптимизации

Авиационная и ракетно-космическая техника

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов


Авторы

Анисимов К. С., Кажан Е. В., Курсаков И. А., Лысенков А. В.*, Подаруев В. Ю., Савельев А. А.

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: aleksandr.lysenkov@tsagi.ru

Аннотация

Проведена разработка облика трехдвигательной компоновки типа «смешанное крыло-фюзеляж» (англ. BWB). С этой целью выполнена аэродинамическая оптимизация формы мотогондолы и положения двигателей. При оптимизации для расчета аэродинамических характеристик использован метод, основанный на численном решении трехмерных осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Для поиска оптимального решения использован алгоритм эффективной глобальной оптимизации, основанный на построении имитационных моделей. Разработанная процедура рассмотрена в контексте многодисциплинарной оптимизации третьего поколения, проводимой в рамках проекта AGILE. При выполнении проекта созданная процедура применена к самолётам, выбранным в качестве тестовых случаев.

Ключевые слова

проектирование самолета, вычислительная аэродинамика, оптимизация, силовая установка, мотогондола двигателя

Библиографический список

  1. Ciampa P.D., Nagel B. The AGILE Paradigm: the next generation of collaborative MDO // 18th AIAA/ ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference (Denver, Colorado, USA, June 2017). AIAA 2017-4137. DOI: 10.2514/6.2017-4137

  2. CPACS – A Common Language for Aircraft Design, 07 November 2017, http://www.cpacs.de

  3. Seider D., Fischer P.M., Litz M, Schreiber A., Gerndt A. Open source software framework for applications in aeronautics and space // IEEE Aerospace Conference (Big Sky, MT, USA. 3-10 March 2012), 11 p. DOI: 10.1109/AERO.2012.6187340

  4. Liebeck R.H. Design of the Blended Wing Body Subsonic Transport // Journal of Aircraft. 2004. Vol. 41. No. 1, pp. 10-25. DOI: 10.2514/1.9084

  5. Malcom Brown and Roelof Vos. Conceptual Design and Evaluation of Blended-Wing-Body Aircraft // 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA SciTech Forum, AIAA 2018-0522. DOI: 10.2514/6.2018-0522

  6. Эзрохи Ю.А., Каленский С.М., Морзеева Т.А., Хорева Е.А. Анализ концепции распределенной силовой установки с механическим приводом вентиляторов при интеграции с летательным аппаратом типа «ЛЕ­ТАЮЩЕЕ КРЫЛО» // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 96-109.

  7. Quinlan J.R, Gerny F.H. Optimization of an Advanced Hybrid Wing Body Concept using HCDstruct Version 1.2 // 16th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference, AIAA 2016-3460. DOI: 10.2514/6.2016-3460

  8. Savelyev A., Zlenko N., Matyash E, Mikhaylov S, Shenkin A. Optimal design and installation of ultra high bypass ratio turbofan nacelle // 18th International Conference on the Methods of Aerophysical Research. 2016. Vol. 1770. No. 030123. DOI: 10.1063/1.4964065

  9. Prakasha P.S., Ciampa P.D., Vecchia P.D., Ciliberti D., Voskuijl M., Charbonnier D., Jungo A., Fioriti M., Anisimov K, Mirzoyan A. Multidisciplinary design analysis of Blended Wing Body through collaborative design approach: AGILE EU Project // 31th ICAS Congress (Belo Horizonte, Brazil, September 2018).

  10. Busch G., Hegde C, Prakasha P., Trawick D., Perullo C., Nam T., Mavris D. A Methodology for Assessing Enabling Technology Uncertainty on Advanced Aircraft Configurations // 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition (Dallas/Ft. Worth Region, Texas. 07-10 January 2013). DOI: 10.2514/6.2013-284

  11. Prakasha P.S., Boggero L, Fioriti M, Aigner B., Ciampa P.D., Anisimov K., Savelyev A., Mirzoyan A., Isianov A. Collaborative System of Systems Multidisciplinary Design Optimization for Civil Aircraft: AGILE EU project // 18th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference (Denver, Colorado, USA, 2017). DOI: 10.2514/6.2017-4142

  12. Bosnyakov S., Kursakov I., Lysenkov A., Matyash S., Mikhailov S., Vlasenko V., Quest J. Computational tools for supporting the testing of civil aircraft configurations in wind tunnels // Progress in Aerospace Sciences. 2008. Vol. 44. No. 2, pp. 67-120. DOI: 10.1016/ j.paerosci.2007.10.003

  13. Молчанов А.М., Щербаков М.А., Янышев Д.С., Куприков М.Ю., Быков Л.В. Построение сеток в задачах авиационной и космической техники. – М.: Изд-во МАИ, 2013. – 260 с.

  14. Боровиков С.Н. Метод построения нерегулярных тетраэдральных расчетных сеток в произвольных трехмерных областях с криволинейными границами: Дисс. ... канд. техн. наук. – М., 2005. – 192 с.

  15. Усачов А.Е., Мазо А.Б., Калинин Е.И., Исаев С.А., Баранов П.А., Семилет Н.А. Повышение эффектив­ности численного моделирования турбулентных отрывных течений с помощью применения гибридных сеток со структурированными разномасштабными блоками и неструктурированными вставками // Труды МАИ. 2018. № 99. URL: http:// trudymai.ru/published.php?ID=92088

  16. Зленко Н.А., Курсаков И.А. Оптимизация геометрии узла подвески мотогондолы под крылом пассажир­ского самолета на основании численных расчетов с использованием уравнений RANS // Ученые за­писки ЦАГИ. 2015. Т. 46. № 5. С. 21-38.

  17. Зленко Н.А., Матяш Е.С., Михайлов С.В., Савельев А.А. Эмпирико-математические модели в задаче опти­мального аэродинамического проектирования узла подвески мотогондолы под крылом самолета // Уче­ные записки ЦАГИ. 2018. Т. 49. № 2. С. 62-76.

  18. Anisimov K.S., Savelyev A.A., Kursakov I.A., Lysenkov A.V., Mirzoyan A.A., Prakasha P.S. Propulsion system – airframe integration and optimization of civil aircraft–AGILE EU project // 31st Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences ICAS (Belo Horizonte, Brazil, 09-14 September 2018).

  19. Prakasha P.S., Ciampa P.D., Vecchia P.D., Ciliberti D, Voskuij M, Charbonnier D, Jungo A, Zhang M, Fioriti M, Anisimov K, Mirzoyan A. Model Based Collaborative Design & Optimization of Blended Wing Body Aircraft Configuration: AGILE EU Project // Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (Atlanta, Georgia, 2018). DOI: 10.2514/6.2018-4006

  20. Лысенков А.В. Программа создания структурированной расчетной сетки 3-мерного объекта с исполь­зованием исходных данных различных типов (Grid_Creator). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007614396, 17.03.2007.

  21. Neyland V.Ya., Bosnyakov S.M., Glazkov S.A., Ivanov A.I., Matyash S.V., Mikhailov S.V., Vlasenko V.V. Conception of electronic wind tunnel and first results of its implementation // Progress in Aerospace Sciences. 2001. Vol. 37. No. 2, pp. 121-145. DOI: 10.1016/S0376-0421(00)00013-0

  22. Практические аспекты решения задач внешней аэродинамики двигателей летательных аппаратов в рамках осредненных по времени уравнений Навье–Стокса: Сб. статей // Труды ЦАГИ. Вып. 2671. – М.: Издательский отдел ЦАГИ, 2007. – 211 с.

  23. Open Cascade Technology, http://www.opencascade.org

  24. Lefebvre T., Bartoli N, Dubreuil S, Panzeri M., Lombardi R., Della Vecchia P., Nicolosi F., Ciampa P.D., Anisimov K., Savelyev A. Methodological enhancements in MDO process investigated in the AGILE European project // 18th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference, 2017. DOI: 10.2514/6.2017-4140

  25. Anisimov K.S., Savelyev A.A. Aerodynamic optimization of airplane propulsion system within the framework of AGILE project // 30th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (Daejeon, South Korea, 2016).



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024