Численные исследования влияния солнечных панелей на аэродинамические характеристики крыла

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Павленко О. В.1*, Виноградов О. Н.1**, Чинь Т. Н.2***, Белоусов И. Ю.3, Корнушенко А. В.1

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

*e-mail: olga.v.pavlenko@yandex.ru
**e-mail: oleg.vinogradov@tsagi.ru
***e-mail: trinhngocthang7488131215@gmail.com

Аннотация

Проведены двумерные и трехмерные численные исследования влияния установки солнечных панелей на аэродинамические характеристики крыла. Численные исследования показали, что для корректного определения воздействия солнечных панелей на обтекание и аэродинамические характеристики крыла подходит только трехмерная постановка задачи. В результате установки солнечных панелей на верхнюю поверхность крыла на докритических углах атаки снижается подъемная сила, возрастает сопротивление, но при этом увеличивается максимальная подъемная сила и критический угол атаки.

Ключевые слова:

солнечные панели, аэродинамические характеристики крыла, CFD-методы

Библиографический список

  1.  Брусов В.С., Карчаев Х.Ж., Клименко Н.Н. и др. Проблемы создания псевдоспутников - высотных атмосферных беспилотных летательных аппаратов на солнечной энергии // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2015. № 1(27). С. 71–79.
  2.  Карпович Э.В. Обеспечение энергией с помощью солнечных батарей и лазеров // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. 2016. № S2. URL: http://ejournal.omgau.ru/index.php/spetsvypusk-2/31-spets02/415-00164
  3.  Никитевич Н.В., Ромушкин А.Ю., Лукасов В.В. Применение солнечных батарей в авиации // Решетневские чтения – 2015: материалы XIX Международной научно-практической конференции (10–14 ноября 2015; Красноярск). – Красноярск: СГАУ, 2015. С. 427–428.
  4.  Алимова А.А., Лопатко А.М. Особенности устройства самолета на солнечных батареях // Актуальные проблемы энергетики – 2017: материалы студенческой научно-технической конференции. Минск: БНТУ, 2018. С. 615–616.
  5.  Воронков Ю.С., Воронков О.Ю. Летательный аппарат с силовой установкой на солнечной энергии // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 11. С. 19–26.
  6.  Иванов В.П. Оценка возможности использования солнечной энергии для полета летательного аппарата // Труды СПИИРАН. 2005. Т. 2. № 2. С. 373–378.
  7.  Егорова П.С., Павлов А.М., Фетисова Н.А. Обзор самолетов, оснащенных электрическими силовыми установками // Научная сессия ГУАП: Сборник трудов конференции (10–14 апреля 2017; Санкт-Петербург). – СПб.: Изд-во ГУАП, 2017. Т. 1. Часть 1. С. 84–90.
  8.  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 "International Scientific Conference on Mechanics “The Ninth Polyakhov's Readings” (09–12 марта 2021; Saint Petersburg). Vol. 1959: 012051. DOI: 10.1088/1742-6596/1959/1/012051
  9.  Виноградов О.Н., Корнушенко А.В., Павленко О.В. и др. Особенности интерференции воздушного винта и крыла сверхбольшого удлинения в неоднородном потоке // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 2. С. 7–19. DOI: 10.34759/vst-2021-2-7-19
  10.  Stoll A.M. Comparison of CFD and Experimental Results of the LEAPTech Distributed Electric Propulsion Blown Wing // 15th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (22–26 June 2015; Dallas, Texas). DOI: 10.2514/6.2015-3188
  11.  Stoll A.M., Mikic G.V. Design Studies of Thin-Haul Commuter Aircraft with Distributed Electric Propulsion // 16th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (13–17 June 2016; Washington, D.C.). DOI: 10.2514/6.2016-3765
  12.  Ардашева Д.О. Летательные аппараты с альтернативными источниками энергии // XXV Туполевские чтения (школа молодых ученых): Сборник трудов Международной молодежной научной конференции (10–11 ноября 2021; Казань). – Казань: Изд-во ИП Сагиева А.Р., 2021. С. 24–30.
  13.  Назаренко П.А., Сатарова В.И., Макарова Л.В. Модель БПЛА на солнечной энергии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 10. С. 44-51. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-44-51
  14.  Воронин А.П. Солнечные самолеты // XXV Туполевские чтения (школа молодых ученых): Сборник трудов Международной молодежной научной конференции (10–11 ноября 2021; Казань). Казань: Изд-во ИП Сагиева А.Р., 2021. С. 49–53.
  15.  Чернега А.А., Рыжков В.В. Применение углепластиков в гражданском авиастроении // Современные инновации в науке и технике: Сборник трудов 11-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием (15–16 апреля 2021; Курск). Курск: Изд-во Юго-Западный государственный университет, 2021. С. 250–253.
  16.  Шабанов Ш.И. Исследование возможностей использования солнечной энергии в авиации // Актуальные вопросы развития естественных и технических наук: сборник трудов XXX Всероссийской научно-практической конференции (20 ноября 2023; Ставрополь). Ставрополь: Параграф, 2023. С. 158–160.
  17.  Воронин А.П., Рыжков В.В. Тенденции развития российской беспилотной авиации // Авиакосмические технологии АКТ-2020: Сборник тезисов I тура XXI Международной научно-технической конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов (11–12 июня 2020; Воронеж). Воронеж: Элист, 2020. С. 84–85.
  18.  Кругосветный перелет без капли топлива. 2015, https://www.techinsider.ru/technologies/56571-solar-impulse/
  19.  Виноградов О.Н., Корнушенко А.В., Кудрявцев О.В. и др. Расчетно-экспериментальные исследования профилей крыла при малых числах Рейнольдса // Труды ЦАГИ. 2018. № 2780. С. 3–16.
  20.  Shih T.H., Liou W.W., Shabbir A. et al. A New k-ε Eddy-Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows - Model Development and Validation // Computers & Fluids. 1995. Vol. 24. No. 3, pp. 227-238.
  21.  Wolfshtein M. The Velocity and Temperature Distribution in One-Dimensional Flow with Turbulence Augmentation and Pressure Gradient // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1969. Vol. 12. No. 3, pp. 301-318. DOI: 10.1016/0017-9310(69)90012-X
  22.  Мартынов А.Л. Экспериментальная аэродинамика: Учебник. – М.: Оборонгиз, 1950. – 480 с.
  23.  Зверков И.Д., Козлов В.В., Крюков А.В. Влияние степени турбулентности набегающего потока в аэродинамической трубе на отрыв пограничного слоя // Теплофизика и аэромеханика. 2011. Т. 18. № 2. С. 213–224.
  24.  Павленко О.В., Федоренко Г.А. Влияние шероховатости поверхности на величину максимальной подъёмной силы прямого крыла и картину отрывной зоны // Техника Воздушного Флота. 2014. Т. LXXXVIII. № 1(714). С. 213–224
  25.  Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя / Пер. с нем. Г.А. Вольперта; Под ред. Л.Г. Лойцянского. – М.: Наука, 1974. – 712 с.
  26.  Чекалова Н.И. Влияние шероховатости внешней поверхности воздушного судна на приращение дополнительного сопротивления // Научный вестник МГТУ ГА. 2013. № 188. С. 126–131.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025