О минимизации лобового сопротивления несущей трехмерной носовой части летательного аппарата на сверхзвуковых скоростях полета

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Митин А. Л.

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

e-mail: alexmitin03@gmail.com

Аннотация

Приведены результаты исследования волнового сопротивления эквивалентных тел вращения для несущих трехмерных носовых частей летательного аппарата (ЛА), имеющих минимальное лобовое сопротивление давления на режиме горизонтального полета со сверхзвуковой скоростью. Исследованные носовые части принадлежат к специальному семейству: форма их обводов описывается двухпараметрической степенной зависимостью. Установлено, что они имеют единую форму эквивалентного тела вращения, не зависящую от несущих свойств и близкую к форме тела вращения минимального волнового сопротивления.
На основании полученных результатов сделан вывод, что форма несущей трехмерной носовой части ЛА, близкая к оптимальной по значению лобового сопротивления, может быть спроектирована на основе сверхзвукового правила эквивалентности, несмотря на присущие ему погрешности в оценке лобового сопротивления несущих тел.

Ключевые слова:

носовая часть ЛА, сверхзвуковое обтекание, правило эквивалентности, минимизация лобового сопротивления

Библиографический список

  1. Черный Г.Г., Гонор А.Л. О телах наименьшего сопротивления при больших сверхзвуковых скоростях // Известия Академии наук СССР. Отделение технических наук. 1957. № 7. С. 89–93.

  2. Крайко А.Н. Об определении тел минимального сопротивления при использовании законов сопротивления Ньютона и Буземана // Прикладная математика и механика. 1963. Т. 27. № 3. С. 484–495.

  3. Гродзовский Г.Л. Тела вращения с минимальным коэффициентом лобового сопротивления и малой теплопередачей при больших сверхзвуковых скоростях полета // Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа. 1968. № 5. С. 79–88.

  4. Горелов С.Л., Нгуен В.Л. Степенные тела минимального сопротивления и аэродинамическая задача Ньютона // Труды МФТИ. 2023. Т. 15. № 3. С. 144–154.

  5. Крайко А.Н., Пудовиков Д.Е., Пьянков К.С., Тилляева Н.И. Осесимметричные головные части заданного удлинения, оптимальные или близкие к оптимальным по волновому сопротивлению // Прикладная математика и механика. 2003. Т. 67. № 5. С. 795–828.

  6. Таковицкий С.А. Остроконечные двухпараметрические степенные головные части минимального волнового сопротивления // Прикладная математика и механика. 2003. Т. 67. № 5. С. 829–835.

  7. Иванюшкин Д.С., Таковицкий С.А. Носовые части минимального волнового сопротивления с передним торцом и степенной образующей // Ученые записки ЦАГИ. 2009. Т. XL. № 5. С. 35–40.

  8. Таковицкий С.А. Аналитическое решение задачи минимизации волнового сопротивления осесимметричной носовой части в рамках локальной линеаризации // Прикладная математика и механика. 2018. Т. 82. № 6.С. 775–788.

  9. Takovitskii S. Axisymmetric Forebodies Having Minimum Drag in Supersonic Flow // AIAA Aviation 2020 Forum (15–19 June 2020; virtual event). AIAA Paper 2020-3120. DOI: 10.2514/6.2020-3120

  10. Крайко А.Н., Пьянков К.С., Тилляева Н.И., Шаповалов В.А. Внутренние скачки уплотнения при сверхзвуковом обтекании контуров оптимальных тел и сопел // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2020. № 6. С. 121–138. DOI: 10.31857/S0568528120060079

  11. Гонор А.Л. О пространственных телах наименьшего сопротивления при больших сверхзвуковых скоростях // Прикладная математика и механика. 1963. Т. 27. № 1. С. 185–189.

  12. Миеле А. Упрощенный подход к задаче о построении оптимального поперечного контура // Прикладная математика и механика. 1967. Т. 31. № 3. С. 548–551.

  13. Pike J. Minimum Drag Bodies of Given Length and Base Using Newtonian Theory // AIAA Journal. 1977. Vol. 15. No. 6, pp. 769-770. DOI: 10.2514/3.60705

  14. Якунина Г.Е. К построению оптимальных пространственных форм в рамках модели локального взаимодействия // Прикладная математика и механика. 2000. Т. 64. № 2. С. 299–310.

  15. Анисимов К.С., Кажан Е.В., Курсаков И.А. и др. Разработка облика самолета с использованием высокоточных методов вычислительной аэродинамики и оптимизации // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 7–19.

  16. Болсуновский А.Л., Бузоверя Н.П., Крутов А.А. и др. Расчётные и экспериментальные исследования возможности создания семейства транспортных самолетов различной грузоподъемности // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 2. С. 7–19. DOI: 10.34759/vst-2022-2-7-19

  17. Kandemir O., Gomec F.S. Aerodynamic Nose Optimization of a Jet Trainer Aircraft // AIAA Aviation 2020 Forum (15-19 June 2020; virtual event). AIAA Paper 2020-3121. DOI: 10.2514/6.2020-3121

  18. Митин А.Л. Двухкритериальная оптимизация носовой части летательного аппарата на режиме горизонтального полета со сверхзвуковой скоростью // Ученые записки ЦАГИ. 2024. Т. LV. № 1. С. 47–57.

  19. Ashley H., Landahl M. Aerodynamics of Wings and Bodies. - ‎ Dover Publications, 1985. – ‎304 p.

  20. Дворецкий В.М., Иванов М.Я., Коняев Б.А., Крайко А.Н. О правиле «эквивалентности» для течений идеального газа // Прикладная математика и механика. 1974. Т. 38. № 6. С. 1004–1014.

  21. Митин А.Л. Алгоритм численного расчета стационарного обтекания элементов летательных аппаратов сверхзвуковым потоком невязкого совершенного газа // Труды ЦАГИ. Выпуск 2821. Жуковский: Издательский отдел ЦАГИ, 1983. 32 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024