Расчётное исследование влияния числа Рейнольдса на характеристики пространственного нерегулируемого воздухозаборника, установленного на имитаторе поверхности фюзеляжа летательного аппарата

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Новогородцев Е. В.*, Колток Н. Г.**

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

*e-mail: novogorodtseve91@mail.ru
**e-mail: nikitakoltok@gmail.com

Аннотация

На основании результатов расчетного исследования определено влияние числа Рейнольдса на газодинамические характеристики пространственного нерегулируемого воздухозаборника внешнего сжатия, установленного на поверхности имитатора фюзеляжа летательного аппарата (ЛА). На основе результатов решения системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье – Стокса с моделью турбулентности SST выполнено численное моделирование обтекания нерегулируемого воздухозаборника с овальным входом с системой управления пограничным слоем при различных числах Рейнольдса. Получены дроссельные характеристики воздухозаборника в условиях обтекания, соответствующих числам Рейнольдса от Re ~0,4 х 107 до Re ~4,2 х 107. Установлено, что полученные при числе Рейнольдса Re ~4,2 х 107 значения коэффициента восстановления полного давления ν при всех исследованных режимах дросселирования превышают аналогичные значения коэффициента ν при числе Рейнольдса Re~0,4 х 107 на величину порядка Δν ≈ 0,005.
Сравнение характеристик воздухозаборника, установленного на поверхности имитатора фюзеляжа ЛА, с аналогичными характеристиками изолированного воздухозаборника показала, что полученные при числе Рейнольдса Re ~0,7 х 107 значения коэффициента ν изолированного воздухозаборника при всех исследованных режимах дросселирования превышают аналогичные значения коэффициента ν воздухозаборника, установленного на поверхности фюзеляжа, на величину Δν ≈ 0.007…0.013. Снижение коэффициента ν в результате установки воздухозаборник на поверхности фюзеляжа обусловлено ухудшением работы системы управления пограничным слоем воздухозаборника, а также попаданием части низконапорного воздуха из верхней части пограничного слоя во вход воздухозаборника.

Ключевые слова:

численное моделирование обтекания воздухозаборника, число Рейнольдса, пространственный нерегулируемый воздухозаборник, система управления пограничным слоем воздухозаборника, коэффициент восстановления полного давления, дроссельная характеристика воздухозаборника, параметр окружной неравномерности поля полного давления

Библиографический список

  1. 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
  2.  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. 97–98.
  3.  Виноградов В.А., Мельников Я.А., Степанов В.А. Выбор и проектирование пространстенного нерегулируемого воздухозаборника для сверхзвукового делового самолета // Ученые записки ЦАГИ. 2017. Т. XLVIII. № 2. С. 24–38.
  4.  Виноградов В.А., Мельников Я.А., Степанов В.А. Исследование характеристик плоского и пространственного входных устройств сверхзвукового пассажирского самолета // Ученые записки ЦАГИ. 2015. Т. XLVI. № 2. С. 26–40.
  5.  Watanabe Y., Ueno A., Murakami A. Design of top mounted supersonic inlet for silent supersonic technology demonstrator S3TD // 27th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS–2010; September 19-24, 2010; Nice).
  6.  Trefny C.J., Hirt S.M., Anderson B.H. et al. Performance of a Supersonic Over-Wing Inlet with Application to a Low-Sonic-Boom Aircraft // 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (July 28–30, 2014; Cleveland, OH). DOI: 10.2514/6.2014-3802
  7.  Castner R., Simerly S., Rankin M. Supersonic Inlet Test for a Quiet Supersonic Transport Technology Demonstrator in the NASA Glenn 8-by 6-Foot Supersonic Wind Tunnel // AIAA Space Forum (June 25–29, 2018; Atlanta, GA). AIAA Paper 2018–2850.
  8.  Berton J.J.. Huff D.L., Seidel J.A. et al. Supersonic technology concept aeroplanes for environmental studies // AIAA SciTech Forum and Exposition (6–10 January 2020; Orlando, FL). AIAA 2020-0263. DOI: 10.2514/6.2020-0263
  9.  Furukawa T., Makino Y. Conceptual design and aerodynamic optimization of silent supersonic aircraft at JAXA // 25th AIAA Applied Aerodynamics Conference (25–28 June 2007; Miami, Florida). AIAA 2007-4166. DOI: 10.2514/6.2007-4166
  10.  Proskurov S., Lummer M., Delfs J.W. et al. Installed Fan Noise Simulation of a Supersonic Business Aircraft // Aerospace. 2023. Vol. 10. No. 9, pp. 773. DOI: 10.3390/aerospace10090773
  11.  Kopiev V.F., Belyaev I.V., Dunaevsky A.I. et al. On the Fundamental Possibility of a Supersonic Civil Aircraft to Comply with ICAO Noise Requirements Using Existing Technologies // Aerospace. 2022. Vol. 9. No. 4, pp. 187. DOI: 10.3390/aerospace9040187
  12. Sun Y., Smith H. Review and prospect of supersonic business jet design // Progress in Aerospace Sciences. 2017. Vol. 90, pp. 12–38. DOI: 10.1016/j.paerosci.2016.12.003
  13.  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.
  14.  Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten Years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model // Turbulence Heat and Mass Transfer. 2003. Vol. 4. Рp. 625–632.
  15.  Бюшгенс Г.С. (ред.) Аэродинамика и динамика полета магистральных самолетов: Учебник. – Москва – Пекин: Издательский отдел ЦАГИ, Авиаиздательство КНР, 1995. – 772 с.
  16.  Новогородцев Е.В., Савельев А.А., Дугин Д.И., Крутов А.А., Матяш Е.С., Пигусов Е.А. Расчетные исследования по выбору формы проточного канала для мотогондолы аэродинамической модели магистрального самолета // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 3. С. 41–51.
  17.  Новогородцев Е.В., Кажан В.Г., Колток Н.Г., Чанов М.Н. Расчетные исследования по выбору воздухозаборника силовой установки, размещенной в корневой части крыла магистрального самолета // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 7–18. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177602
  18.  Кажан Е.В., Коротков Ю.В., Лысенков А.В., Ореховский В.В., Архипов А.В. Аэродинамические характеристики пакета воздухозаборников на верхней поверхности хвостовой части фюзеляжа дозвукового самолета // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 34–45. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177605
  19.  Рахманин Д.А., Карпов Е.В., Рахманина В.Е. Исследование физических особенностей течения в плоском сверхзвуковом воздухозаборном устройстве // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 2. С. 35–45. DOI: 10.34759/vst-2023-2-35-45
  20.  Tan H.J., Guo R.W. Design and wind tunnel study of a top-mounted diverterless inlet // Chinese Journal of Aeronautics. 2004. Vol. 17. No. 2, pp. 72–78. DOI: 10.1016/S1000-9361(11)60217-3
  21.   Bridges J.E., Wernet M.P. PIV measurements of a low-noise top-mounted propulsion installation for a supersonic airliner //AIAA Scitech 2019 Forum (7–11 January 2019; San Diego, California). AIAA 2019-0252. DOI: 10.2514/6.2019-0252
  22.  Анисимов К.С. Комбинированный алгоритм определения аэродинамических характеристик с целью оптимизации воздухозаборников дозвуковых летательных аппаратов интегральных компоновок: Дисс. ... канд. техн. наук. – Жуковский, 2017. – 177 с.
  23.  Щепановский В.А., Гутов Б.И. Газодинамическое конструирование сверхзвуковых воздухозаборников. – Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1993. – 224 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025