Применение численного моделирования для исследования поля водности при решении задачи обеспечения безопасности полетов самолета транспортной категории в условиях обледенения

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Березко М. Э.1, 2*, Окулов М. К.1, 2**, Шевяков В. И.1***

1. Филиал ПАО «Яковлев» — «Региональные самолёты», ул. Ленинская Слобода, 26, с. 5, Москва, 115280, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: maxberezko@yandex.ru
**e-mail: owen99@mail.ru
***e-mail: shevvi@mail.ru

Аннотация

Проведена оценка возможности применения программных комплексов ANSYS и FlowVision при решении задачи обеспечения безопасности полетов самолетов транспортной категории в условиях обледенения. Методом численного моделирования решены задачи о распределении водности в окрестности аэродинамического профиля крыла и носовой части фюзеляжа.

Ключевые слова:

самолет транспортной категории, условия обледенения, водность, численное моделирование, CFD, FlowVision, FENSAP-ICE, коэффициент Over-Concentration

Список источников

  1. Нормы летной годности самолетов транспортной категории НЛГ-25. М.: Федеральное Агентство воздушного транспорта, 2022. 355 с.
  2.  Мазин И.П. Физические основы обледенения самолетов / Под ред. А.М. Боровикова. М.: Гидрометеоиздат, 1957. 121 с.
  3.  Алексеенко С.В., Приходько А.А. Численное моделирование обледенения цилиндра и профиля. Обзор моделей и результаты расчетов // Ученые записки ЦАГИ. 2013. Т. 44. № 6. С. 25–57. 
  4.  Szász R.-Z., Ivanell S., Revstedt J. A novel model for glaze ice accretion // Technische Mechanik. 2023. Vol. 43. No. 1: Special Issue for the 18th Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF'22), pp. 178–188. DOI: 10.24352/UB.OVGU-2023-054
  5.  Сорокин К.Э., Бывальцев П.М., Аксенов А.А. и др. Численное моделирование обледенения в программном комплексе FlowVision // Компьютерные исследования и моделирование. 2020. Т. 12. № 1. С. 83–96. DOI: 10.20537/2076-7633-2020-12-1-83-96
  6.  Босняков C.М., Волков А.В., Михайлов С.В. и др. Метод высокого порядка точности для расчета начальной стадии обледенения элементов конструкции гражданского самолета // Математическое моделирование. 2023. Т. 35. № 9. С. 22–44. DOI: 10.20948/mm-2023-09-02
  7.  Кашеваров А.В., Стасенко А.Л. Эволюция пленки воды и барьерного льда на поверхности тела при плоском обтекании воздушным потоком // Теплофизика и аэромеханика. 2019. Т. 26. № 2(116). С. 237–245. 
  8.  Niu J., Sang W., Li D., et al. Fast Prediction of Multiple Parameters Related to Iced Airfoil Based on POD and Kriging Methods // Journal of Applied Fluid Mechanics. 2023. Vol. 16. No. 2, pp. 325-336. DOI: 10.47176/jafm.16.02.1379
  9.  Модорский В.Я., Калюлин С.Л., Саженков Н.А. Экспериментальная установка для оценки влияния обледенения и разрушения льда на вибрационное состояние модельного вентилятора малогабаритного летательного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 19-26. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177603
  10.  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
  11.  Gerrie S., Islam S. Z., Gerrie C., et al. The Impact of Ice Formation on Vertical Axis Wind Turbine Performance and Aerodynamics // Wind. 2023. Vol. 3, pp. 16–34. DOI: 10.3390/wind3010003
  12.  Gill H., Lee S. Effect of 2D ice accretion on turbulent boundary layer and trailing-edge noise // International Journal of Aeroacoustics. 2022. Vol. 21. No. 3–4, pp. 260–285. DOI: 10.1177/1475472X221099497
  13.  Li Y., Shi L., Guo W.F., et al. Numerical Simulation of Icing Effect on Aerodynamic Characteristics of a Wind Turbine Blade // Thermal Science. 2021. Vol. 25. No. 6 Part B, pp. 4643–4650. DOI: 10.2298/TSC2106643L
  14.  Brun R., Gallagher H.M., Vogt D.E. Impingement of water droplets on NACA 65A004 airfoil and effect of change in airfoil thickness from 12 to 4 percent at 4 deg angle of attack. Report No. NACA-TN-3047, 1953, 46 p.
  15.  Shen X., Xiao C., Ning Y., et al. Research on the methods for obtaining droplet impingement characteristics in the Lagrangian framework // Aerospace. 2024. Vol. 11. No. 3: 172. DOI: 10.3390/aerospace11030172
  16.  Шевяков В.И. Разработка теоретических основ и практических методов реализации аэродинамического совершенства самолетов транспортной категории с учетом выполнения сертификационных требований по безопасности полета: Дисс. … д-ра техн. наук. М., 2017. 303 с.
  17.  Борисова Н.А. Оценка влияния барьерного льда на лобовое сопротивление самолета Ту-334 // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 138. С. 98–100. 
  18.  Амелюшкин И.А., Павленко О.В., Февральских А.В., и др. Численное исследование влияния обдува воздушными винтами на концах крыла большого удлинения на образование льда // Ученые записки ЦАГИ. 2023. Т. 54. № 3. С. 10–21. 
  19.  Pillai S.N., Sundaresan A., Gopal R., et al. Estimation of Chaotic Surface Pressure Characteristics of Ice Accreted Airfoils–A 0-1 Test Approach // IEEE Access. 2021. Vol. 9. No. 99, pp. 114441–114456. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3103580
  20.  Cao Y., Tan W., Su Y., et al. The effects of icing on aircraft longitudinal aerodynamic characteristics // Mathematics. 2020. vol. 8. No. 7: 1171. DOI: 10.3390/math8071171
  21.  Deiler C. Flight Characteristics with Different Supercooled Large Droplet Ice Configurations // The Aeronautical Journal. 2021. Vol. 126. No. 1299, pp. 848–865. DOI: 10.1017/aer.2021.98

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026