Расчётные и экспериментальные исследования аэродинамики компоновок с расположением двигателей над крылом

DOI: 10.34759/vst-2021-2-37-51

Авторы

Болсуновский А. Л.^*, Бузоверя Н. П., Брагин Н. Н., Герасимов С. В., Пущин Н. А., Чернышёв И. Л.^**

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

*e-mail: bolsun@progtech.ru
**e-mail: ivan.chernyshev@tsagi.ru

Аннотация

Экологические требования, такие как ограничения шума на местности и выбросов, будут играть все возрастающую роль в будущем гражданской авиации. Возможности снижения шума в современных компоновках ограничены, так что вероятно потребуется переход на радикально новые схемы, чтобы удовлетворить целям, декларируемым NASA, ACARE, Минпромторгом России и другими организациями, для самолётов следующих поколений.

Шум двигателей является одним из главных факторов общего шума самолёта. Хотя современный тренд по увеличению степени двухконтурности ТРДД сам по себе ведёт к уменьшению шума, возможности размещения больших двигателей под крылом лимитированы. Верхнее расположение двигателей может помочь снять эту проблему и дополнительно снижает шум на местности за счёт эффекта экранирования. ЦАГИ с целью накопления научно-технического задела проводит систематические исследования «тихих» компоновок с экранированием шума двигателей крылом и другими элементами планера. Рассматривались различные компоновки с разными вариантами размещения двигателей и различной архитектурой силовой установки. Описание особенностей аэродинамики каждой из схем наряду с деталями процедуры аэродинамического проектирования дано в этой статье. Приведены некоторые экспериментальные результаты.

Ключевые слова:

аэродинамическое проектирование, компоновка с верхним расположением двигателя, экспериментальные исследования

Библиографический список

1. Brodersen O., Taupin K., Maury E. et al. Aerodynamic investigations in the European Project ROSAS (Research on Silent Aircraft Concepts) // 35th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit (06-09 June 2005, Toronto, Ontario, Canada). DOI: 10.2514/6.2005-4891
2. Hileman J.I., Spakovszky Z.S., Drela M., Sargeant M.A. Airframe design for a «Silent Aircraft» // 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (8-11 January 2007; Reno, Nevada). AIAA 2007-453. DOI:10.2514/6.2007-453
3. Powell S., Sóbester A., Joseph P. Fan broadband noise shielding for over- wing engines // Journal of Sound and Vibration. 2012. Vol. 331. No. 23, pp. 5054-5068. DOI: 10.1016/j.jsv.2012.06.012
4. Warwick Gr. Location, location // Aviation Week & Space Technology. Aug. 5/12. 2013.
5. Warwick Gr. Lockheed Martin refines hybrid wing-body airlifter concept // Aviation Week & Space Technology. February 17, 2014. URL: https://aviationweek.com/defense-space/lockheed-martin-refines-hybrid-wing-body-airlifter-concept
6. Frotta J. NACRE an overview: towards a silent-by-design aircraft? // 15th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (12-13 May 2009, Miami, Florida, USA).
7. Sasaki D., Nakahashi K. Aerodynamic optimization of an over-the-wing-nacelle-mount configuration // Modelling and Simulation in Engineering. 2011. DOI: 10.1155/2011/293078
8. Thomas R.H., Burley C.L., Nickol C.L. Assessment of the noise reduction potential of advanced subsonic transport concepts for the NASA’s Environmentally Responsible Aviation Project // 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting (4-8 January 2016; San Diego, California, USA). DOI: 10.2514/6.2016-0863
9. Bolsunovsky A.L., Bragin N.N., Buzoverya N.P. et al. Aerodynamic studies on low-noise aircraft with upper engine installation // 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (07-12 September 2014; St. Petersburg). URL: http://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2014/data/papers/2014_0389_ paper.pdf
10. Bolsunovsky A.L., Buzoverya N.P., Chernyshev I.L., Cherny K.I., Pushchin N.A. The numerical and experimental studies on the over-wing-engine configurations aerodynamics // 8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (01-04 July 2019; Madrid, Spain). DOI: 10.13009/EUCASS2019-329
11. Chandrasekharan R.M., Murphy W.R. et al. Computational aerodynamic design of the Gulfstream IV wing // Journal of Aircraft. 1985. Vol. 22. No. 9, pp. 797-801. AIAA −85-0427. DOI: 10.2514/3.45204
12. Bolsunovsky A.L., Buzoverya N.P., Karas O.V., Skomorokhov S.I. An experience in aerodynamic design of transport aircraft // 28th International Congress of the Aeronautical Sciences ICAS 2012. URL: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2012/PAPERS/479.PDF
13. Болсуновский А.Л., Бузоверя Н.П., Пущин Н.А. Решение обратной задачи для крыла в полной крейсерской компоновке магистрального самолета с использованием уравнений RANS // Ученые записки ЦАГИ. 2020. Т. 51. № 1. С. 3-13.
14. Savoni L., Rudnik R. Pylon design for a short range transport aircraft with over-the-wing mounted UHBPR engines // AIAA Aerospace Sciences Meeting. DOI:10.2514/6.2018-0011
15. Crouch J.D., Sutano M.I., Witkowski D.P. et al. Assessment of the National Transonic Facility for Laminar Flow Testing // 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition (04-07 January 2010; Orlando, Florida). DOI: 10.2514/6.2010-1302
16. Perraud J., Schrauf G., Archambaud I. et al. Transonic High Reynolds Number Transition Experiments in the ETW Cryogenic Wind Tunnel // 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition (04-07 January 2010; Orlando, Florida). DOI: 10.2514/6.2010-1300
17. Bolsunovsky A.L., Buzoverya N.P., Chernavskikh Yu.N. et al. Study on a concept of a business jet with high passenger comfort // 4th European Conference for Aeronautics and Space Sciences EUCASS 2011.
18. Fujino M., Kawamura Y. Wave-drag characteristics of an over-the-wing nacelle business-jet configuration // Journal of Aircraft. 2003. Vol. 40. No. 6, pp. 1177–1184. DOI: 10.2514/2.7207
19. Nickol C.L., Haller W.J. Assessment of the performance potential of advanced subsonic transport concepts for the NASA’s Environmentally Responsible Aviation Project // 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting (4-8 January 2016; San Diego, California, USA). DOI: 10.2514/6.2016-1030
20. Bolsunovsky A.L., Buzoverya N.P., Chernyshev I.L., Gurevich B.I., Tsyganov A.P. Arrangement and aerodynamic studies for long-range aircraft in «flying wing» layout // 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (07-12 September 2014; St. Petersburg). ICAS 2014-0388. URL: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2014/data/papers/2014_0388_paper.pdf
21. Анисимов К.С., Кажан Е.В., Курсаков И.А., Лысенков А.В., Подаруев В.Ю., Савельев А.А. Разработка облика самолета с использованием высокоточных методов вычислительной аэродинамики и оптимизации // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 7-19.