Влияние воздушного винта на аэродинамические характеристики и шарнирные моменты отклоненной механизации крыла в условиях обледенения

Авиационная и ракетно-космическая техника


DOI: 10.34759/vst-2022-4-7-21

Авторы

Белоусов И. Ю.1, Корнушенко А. В.2, Кудрявцев О. В.1*, Павленко О. В.2**, Реслан М. Г.3***, Кинса С. Б.3

1. ФАУ «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского», Жуковский, Московская область, Россия
2. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия
3. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), МФТИ, Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская облаcть, 141701, Россия

*e-mail: kudryavtsevov@gmail.com
**e-mail: olga.v.pavlenko@yandex.ru
***e-mail: reslan.mostafa97@gmail.com

Аннотация

Проведено численное исследование влияния воздушного винта, установленного на конце крыла большого удлинения, на аэродинамические характеристики и шарнирные моменты отклоненной во взлетное положение механизации крыла летательного аппарата = 15° в условиях обледенения.

Вначале были рассчитаны формы льда без обдува и с обдувом воздушным винтом. Затем были вычислены аэродинамические характеристики и получены коэффициенты шарнирных моментов каждой части отклоненной механизации крыла. Расчеты проведены в диапазоне углов атаки −5°15° при числах М = 0.15 и Re = 0.35·106.

Показано, что работа воздушного винта в условиях обледенения приводит к увеличению размера отрывной зоны, которая возрастает с увеличением угла атаки. Также показано, что шарнирный момент отклоненной механизацией крыла уменьшается в условиях обледенения.

Ключевые слова:

крыло сверхбольшого удлинения, обледенение крыла, тянущий воздушный винт, шарнирные моменты, механизация крыла

Библиографический список

  1. Михайловский К.В., Барановски С.В. Учет обледенения поверхности крыла из полимерных композиционных материалов при проектных расчетах // Известия высших учебных заведений. 2019.
    № 3(708). С. 61–70. DOI: 10.18698/0536-1044-2019-3-61-70
  2. Андреев Г.Т., Васин И.С. Исследования влияния обледенения на аэродинамические характеристики гражданских самолетов в обеспечение безопасности летной эксплуатации // Научный вестник МГТУ ГА. Серия Аэромеханика и прочность. 2006. № 97. С. 62-65.
  3. Бабулин А.А., Большунов К.Ю. Применение численных методов при определении АХ самолета с учетом обледенения // Труды МАИ. 2012. № 51. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29088
  4. Жигулин И.Е., Емельяненко К.А., Сатаева Н.Е. Применение супергидрофобных покрытий для борьбы с обледенением аэродинамических поверхностей самолёта // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 1. С. 200-212. DOI: 10.34759/vst-2021-1-200-212
  5. Жбанов В.А., Кашеваров А.В., Миллер А.Б. и др. Исследования обледенения в различных условиях // Труды МАИ. 2019. № 105. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=104140
  6. Эзрохи Ю.А., Каджардузов П.А. Математическое моделирование рабочего процесса авиационного газотурбореактивного двигателя в условиях обледенения элементов его проточной части // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 123-133. DOI: 10.34759/vst-2019-4-123-133
  7. Павленко О.В. Численное исследование влияния формы льда на передней кромке крылового профиля на его обтекание потоком вязкой несжимаемой жидкости // Техника Воздушного Флота. 2006. № 3–4. С. 47–52.
  8. Gurbacki H.M., Bragg M.B. Sensing Aircraft Icing Effects by Unsteady Flap Hinge-Moment Measurement // Journal of Aircraft. 2001. Vol. 38. No. 3, pp. 575 — 577. DOI: 10.2514/2.2801
  9. Байков С.В., Жигулин И.Е., Скиданов С.Н. Принцип расчета уровня обледенения крыла транспортного самолета и использование его в бортовых системах // Наука и бизнес: пути развития. 2019. № 2(92). С. 114-120.
  10. Ципенко В.Г., Шевяков В.И. Обеспечение безопасности полета транспортных воздушных судов с учетом новых сертификационных требований к условиям обледенения // Научный вестник МГТУ ГА. 2019. Т. 22. № 3. С. 45–56. DOI: 10.26467/2079-0619-2019-22-3-45-56
  11. Bragg M.B., Hutchison T., Merret J. et al. Effect of Ice Accretion on Aircraft Flight Dynamics // 38th AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit (10-13 January 2000; Reno, NV, USA). AIAA 2000-0360. DOI: 10.2514/6.2000-360
  12. Клеменков Г.П., Приходько Ю.М., Пузырев Л.Н., Харитонов А.М. Моделирование процессов обледенения летательных аппаратов в аэроклиматических трубах // Теплофизика и аэромеханика. 2008. Т. 15. № 4. С. 563–572.
  13. Addy H.E., Broeren A.P., Zoeckler J.G., Lee S. A wind tunnel study of icing effects on a business jet airfoil
    // 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (6-9 January 2003; Reno, Nevada). AIAA 2003-727. DOI: 10.2514/6.2003-727
  14. Гулимовский И.А., Гребеньков С.А. Применение модифицированного метода поверхностного сеточного обёртывания для численного моделирования процессов обледенения // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 29-36. DOI: 10.34759/vst-2020-2-29-36
  15. Павленко О.В., Пигусов Е.А. Особенности применения тангенциального выдува струи на поверхность крыла летательного аппарата в условиях обледенения // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 7-15. DOI: 10.34759/vst-2020-2-7-15
  16. Borna A., Habashi W.G., McClure G. Numerical Study of Influence of Ice Location on Galloping of an Iced Conductor // The 2012 World Congress on Advances in Civil, Environmental, and Materials Research
    (26-30 August 2012; Seoul, Korea), pp. 122–132. URL: http://www.i-asem.org/publication_conf/acem12/M3A-3.pdf
  17. Cao Y., Ma C., Zhang Q., Sheridan J. Numerical simulation of ice accretions on an aircraft wing // Aerospace Science and Technology. 2012. Vol. 23. No. 1. pp. 296–304. DOI: 10.1016/j.ast.2011.08.004
  18. Li S., Paoli R. Modeling of Ice Accretion over Aircraft Wings Using a Compressible OpenFOAM Solver // Hindawi. International Journal of Aerospace Engineering. 2019. No. 6. Article ID 4864927. DOI: 10.1155/2019/4864927
  19. Амелюшкин И.А., Кудров М.А., Морозов А.О., Щеглов А.С. Математические модели и методы расчета процессов, сопровождающих обледенение летательного аппарата // Труды Института системного программирования РАН. 2021. Т. 33. № 5. С. 237–247. DOI: 10.15514/ISPRAS-2021-33(5)-14
  20. Habashi W.G., Aubе2 M., Baruzzi G. et al. FENSAP-ICE: A Fully-3D in-flight icing simulation system for aircraft, rotorcraft and UAVs // 24th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS). 2004. URL: http://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2004/PAPERS/608.PDF
  21. Февральских А.В. Численное моделирование обледенения крыла экраноплана // Труды Крыловского государственного научного центра. 2019.
    № 4(390). С. 117-124. DOI: 10.24937/2542-2324-2019-4-390-117-124
  22. Ramakrishna N., Kumar V.P. Aerodynamic Effect Caused by Ice Aircraft Wing // International Journal of Advanced Technology and Innovative Research (IJATIR). 2017. Vol. 9. No. 4, pp. 547-553. URL: http://www.ijatir.org/uploads/436521IJATIR14114-107.pdf
  23. Aksenov A.A., Byvaltsev P.M., Zhluktov S.V. et al. Numerical simulation of ice accretion on airplane surface // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2125. No. 1. DOI: 10.1063/1.5117395
  24. Vinogradov O.N., Kornushenko A.V., Pavlenko O.V. et al. Influence of propeller diameter mounted at wingtip of high aspect ratio wing on aerodynamic performance // Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1959. The International Scientific Conference on Mechanics «The Ninth Polyakhov’s Reading» (09-12 March 2021; Saint Petersburg, Russia). DOI: 10.1088/1742-6596/1959/1/012051
  25. Алесин В.С., Губский В.В., Павленко О.В. Влияние интерференции фюзеляжа и кольца на максимальную тягу воздушного толкающего винтокольцевого движителя // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 7-18. DOI: 10.34759/vst-2020-1-7-18
  26. Павленко О.В. Численное исследование особенностей обтекания модели прямого крыла с имитаторами льда // Ученые записки ЦАГИ. 2016. Т. XLVII. № 1. С. 62–68.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024