Расчётные исследования по выбору воздухозаборника силовой установки, размещённой в корневой части крыла магистрального самолёта

Авторы

Новогородцев Е. В.^*, Кажан В. Г.^**, Колток Н. Г.^***, Чанов М. Н.^****

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

*e-mail: novogorodtseve91@mail.ru
**e-mail: v.kazhan@tsagi.ru
***e-mail: nikitakoltok@gmail.com
****e-mail: arzmax@bk.run

Аннотация

Статья посвящена исследованию физических особенностей обтекания и характеристик воздухозаборного устройства силовой установки, размещенной в корневой части крыла магистрального самолета.

На основе численного решения системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса с моделью турбулентности SST определены характеристики воздухозаборника в конфигурации «фюзеляж + воздухозаборник силовой установки». На основании полученных данных выполнены модификации исходного воздухозаборного устройства и проведено дополнительное сравнительное исследование для определения наиболее перспективного варианта.

Показано, что предложенные модификации воздухозаборника позволяют обеспечить значительное, в сравнении с исходным вариантом, улучшение характеристик.

Ключевые слова:

численное моделирование обтекания воздухозаборника магистрального самолета, силовая установка, размещенная в корневой части крыла, коэффициент восстановления полного давления, дроссельная характеристика воздухозаборника, параметр окружной неравномерности поля полного давления на входе в двигатель, турбореактивный двухконтурный двигатель (ТРДД)

Библиографический список

1. Скворцов Е.Б., Бирюк В.И., Гуревич Б.И. и др. Исследование концепции магистрального самолета интегральной схемы с распределенной силовой установкой в конструкции крыла // Авиадвигатели XXI века: Сборник тезисов докладов всероссийской научно-технической конференции (24–27 ноября 2015; Москва). М.: ЦИАМ, 2015. С. 168–170.

2. Бондарев А.В., Каменецкий Б.С., Скворцов Е.Б. и др. Формирование рационального облика дальнего магистрального самолета с интегрированной силовой установкой // Модели и методы аэродинамики: Сборник тезисов докладов Семнадцатой Международной школы-семинара (04–11 июня 2017; Евпатория). Жуковский: ЦАГИ, 2017. С. 153–154.

3. Бондарев А.В., Каменецкий Б.С., Скворцов Е.Б. и др. Интеграция распределенной силовой установки с хвостовой частью фюзеляжа пассажирского самолета // Модели и методы аэродинамики: Сборник тезисов докладов Восемнадцатой Международной школы-семинара (04–11 июня 2018; Евпатория). Жуковский: ЦАГИ, 2018. С. 31–32.

4. Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П., Скворцов Е.Б., Скоморохов С.И. Исследования аэродинамических характеристик модели ДМС с силовой установкой, расположенной внутри крыла // XXVI научно-техническая конференция по аэродинамике (26–27 февраля 2015; Жуковский). Жуковский: ЦАГИ, 2015. С. 59.

5. Бирюк В.И., Бузоверя Н.П., Гуревич Б.И. и др. Возможность применения распределенной силовой установки в интегральной самолетной компоновке // XXVII научно-техническая конференция по аэродинамике (21–22 апреля 2016; Жуковский). Жуковский: ЦАГИ, 2016. С. 47–48.

6. Болсуновский А.Л., Бондарев А.В., Гуревич Б.И., Скворцов Е.Б., Чанов М.Н., Шалашов В.В., Шелехова А.С. Разработка и анализ концепций гражданского самолета, использующих принципы интеграции // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 49–63.

7. Чанов М.Н., Скворцов Е.Б., Шелехова А.С. и др. Анализ технических концепций транспортного самолета с различными типами и компоновкой силовой установки // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 30–47. DOI: 10.34759/vst-2020-4-30-47

8. Имаев Т.Ф., Челомбитько А.В., Бондарев А.В. и др. Разработка концепции распределенной силовой установки, интегрированной с планером магистрального самолета // Международный форум Двигателестроения. Научно-технический конгресс по двигателестроению (4–6 апреля 2018): Сб. тезисов докладов. М: Ваш успех, 2018. Т. 1.

9. Луковников А.В., Полев А.С., Исянов А.М. и др. Сравнительная оценка различных типов силовых установок перспективного дальнемагистрального ЛА // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2014. № 6. С. 29–34.

10. Анисимов К.С., Ефимов Р.А., Иванюшкин А.К. и др. Результаты исследований воздухозаборников встроенной в крыло распределенной силовой установки дозвукового магистрального самолета // Современные проблемы аэрогазодинамики силовых установок летательных аппаратов: Сборник тезисов докладов Межотраслевой научно-технической конференции (21–22 октября 2021; Жуковский). – Жуковский: ЦАГИ, 2021. С. 11–12.

11. Новогородцев Е.В., Бондарев А.В., Иванюшкин А.К. и др. Численное исследование обтекания и характеристик входного устройства кормовой силовой установки с раздельными газогенератором и вентилятором трехдвигательного самолета // Современные проблемы аэрогазодинамики силовых установок летательных аппаратов: Сборник тезисов Межотраслевой научно-технической конференции (21-22 октября 2021; Жуковский). Жуковский: ЦАГИ, 2021. С. 72–73.

12. Скворцов Е.Б., Бондарев А.В., Луковников А.В. и др. Исследование аэрогазодинамической интеграции фюзеляжа и кормовой силовой установки трехдвигательного самолета // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2022. № 11–12. С. 14–28.

13. Талызин В.А., Чанов М.Н., Лаврухин Г.Н., Скворцов Е.Б. Исследование аэродинамической компоновки сопел газогенератора и вентилятора силовой установки, интегрированной с крылом магистрального самолета // Современные проблемы аэрогазодинамики силовых установок летательных аппаратов: Сборник тезисов докладов Межотраслевой научно-технической конференции (21–22 октября 2021; Жуковский). – Жуковский: ЦАГИ, 2021. С. 80–82.

14. Талызин В.А., Чанов М.Н., Лаврухин Г.Н. и др. Компоновки плоских трапециевидных сопел в планере летательного аппарата // Модели и методы аэродинамики: Сборник тезисов докладов Двадцать первой Международной школы-семинара (04–11 июня 2021; Евпатория). Жуковский: ЦАГИ, 2021. С. 126.

15. Талызин В.А., Чанов М.Н., Лаврухин Г.Н. и др. Компоновка сопел распределенной силовой установки в планере летательного аппарата // Ученые записки ЦАГИ. 2020. Т. 51. № 3. С.49—59.

16. Бондарев А.В., Ведерников Д.В., Кажан В.Г. и др. Магистральный самолет. Патент RU 2777129 C1. Бюл. № 22, 01.08.2022.

17. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика: Учебник. – 4-е изд., перераб. – М.: Наука, 1976. – 888 с.

18. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: Учебное пособие. – СПб: Изд-во Политехнического ун-та, 2012.– 88 с.

19. Рейнольдс О. Динамическая теория движения несжимаемой вязкой жидкости и определение критерия // О. Рейнольдс. Проблемы турбулентности: Сборник переводных статей /под ред. М.А. Великанова и Н.Т. Швейковского. – М. – Л.: ОНТИ, 1936. С. 135–227.

20. Menter F.R. Zonal two equation k-ω turbulence models for aerodynamic flows // 23rd Fluid Dynamics, Plasmadynamics, and Lasers Conference (06-09 July 1993; Orlando, FL, USA). DOI: 10.2514/6.1993-2906

21. Пирогов С.Ю., Юрьев А.С., Типаев В.В., Махров А.С. Численное моделирование течения на входе в сверхзвуковой воздухозаборник внешнего сжатия при энергоподводе в набегающий сверхзвуковой поток // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 3. С. 154–159.

22. Гилязев Д.И., Иванюшкин А.К., Кажан А.В. и др. Расчетно-проектные исследования трапециевидного воздухозаборника в верхней компоновке на легком сверхзвуковом деловом самолете // XXIX научно-техническая конференция (01–02 марта 2018; д. Богданиха): Сборник тезисов докладов. Жуковский: ЦАГИ, 2018. С. 97.

23. Карпов Е.В., Новогородцев Е.В. Расчетное исследование влияния установки разделителя потока на течение в криволинейном канале воздухозаборника // XXVIII научно-техническая конференция по аэродинамике (20–21 апреля 2017; п. Володарского): Сборник тезисов докладов. Жуковский: ЦАГИ, 2017. С. 139–140.

24. Новогородцев Е.В., Карпов Е.В., Колток Н.Г. Повышение характеристик пространственных нерегулируемых воздухозаборников внешнего сжатия на основе использования систем управления пограничным слоем // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 4. С. 7–27. DOI: 10.34759/vst-2021-4-7-27

25. Бюшгенс Г.С. (ред.) Аэродинамика и динамика полета магистральных самолетов: Учебник. – Москва – Пекин: Издательский отдел ЦАГИ, Авиаиздательство КНР, 1995. – 772 с.