Вращательные производные аэродинамических коэффициентов экраноплана вблизи поверхности раздела сред и их особенности

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Вшивков Ю. Ф.1*, Грамузов Е. М.2**, Кривель С. М.1, 3***, Хойлов В. В.1****

1. Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия
2. Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 603950, ГСП-41, Н.Новгород, ул. Минина, д. 24
3. Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, Иркутск, 664074, Россия

*e-mail: 1988ufv@mail.ru
**e-mail: terkor54@mail.ru
***e-mail: krivel66@mail.ru
****e-mail: khoilov2000@gmail.com

Аннотация

Представлена методика определения и результаты исследований частных производных аэродинамических коэффициентов крыла и летательного аппарата вблизи твердой поверхности раздела сред по параметрам движения, характеризующим вращение самолета вокруг центра масс. Моделирование обтекания объекта исследования осуществляется с использованием CFD-систем на основе перестраиваемых расчетных сеток. Моделируются движения объекта с использованием законов изменения кинематических параметров движения, позволяющие найти производные аэродинамических коэффициентов по определенным кинематическим параметрам в окрестности установленной начальной параметрической точки. Проведена оценка достоверности результатов расчетов в сравнении с известными решениями. Показана существенная зависимость частных производных аэродинамических коэффициентов от относительного отстояния объекта от поверхности раздела сред, от начального положения объекта по отношению к поверхности, в ряде случаев – от направления вращения объекта. Рассмотренные особенности вращательных производных аэродинамических коэффициентов экраноплана вблизи экрана характерны и для других летательных аппаратов (самолетов, ракет и т. п.) при их движении вблизи поверхности раздела сред.

Ключевые слова:

нестационарные аэродинамические характеристики аппарата вблизи экрана, коэффициенты демпфирующих сил и моментов, аэродинамические характеристики экраноплана, GEV (ground-effect vehicle), WIG (wing-in-ground-effect)

Список источников

  1. Wu X, Zhang X, Tian X, et al. A review on fluid dynamics of flapping foils. Ocean Engineering. 2020;195:106712. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2019.106712
  2.  Bergmann A, Hübner A, Loeser T. Experimental and numerical research on the aerodynamics of unsteady moving aircraft. Progress in Aerospace Sciences. 2008;44(2):121-137. DOI: 10.1016/j.paerosci.2007.10.006
  3.  Bergmann A. Modern Wind Tunnel Techniques for Unsteady Testing – Development of Dynamic Test Rigs. In: Radespiel R, Rossow CC., Brinkmann BW. (eds) Hermann Schlichting – 100 Years. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. Springer, Berlin, Heidelberg. 2009;102:59-77. DOI: 10.1007/978-3-540-95998-4_5 
  4.  Белоцерковcкий С.М., Скрипач Б.К., Табачников В.Г. Крыло в нестационарном потоке газа. М.: Наука, 1971. 768 с.
  5. Головкин М.А., Ефремов А.А., Махнев М.С. Методики оценок вращательных производных сил и моментов, действующих на модель самолета // Труды МАИ. 2017. № 97. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=87338
  6. Белоцерковский, С.М., Скрипач Б.К. Аэродинамические производные летательного аппарата и крыла при дозвуковых скоростях. М.: Наука, 1975. 424 с.
  7. Kornev NV. On unsteady effects in WIG craft aerodynamics. International Journal of Aerospace Engineering. 2019; 2019(4):8351293. DOI: 10.1155/2019/8351293
  8.  Mi B, Zhan H. Review of Numerical Simulations on Aircraft Dynamic Stability Derivatives. Archives of Computational Methods in Engineering. 2020;27:1515–1544. DOI: 10.1007/s11831-019-09370-8
  9. Da Ronch A, Vallespin D, Ghoreyshi M, et al. Computation of Dynamic Derivatives Using CFD. 28th AIAA Applied Aerodynamics Conference (28 June - 1 July 2010; Chicago, Illinois). DOI: 10.2514/6.2010-4817 
  10. Wang F, Chen L. Numerical Prediction of Stability Derivatives for Complex Configurations. Procedia Engineering. 7th Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology (November 25-27, 2015; Cairns, Australia). 2015;99:1561-1575. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.12.708 
  11.  Xing F, Zhou N, Dong H. Simulation of WIGS Aerodynamic Derivatives in Viscous Flow. 11th International Workshop on Ship and Marine Hydrodynamics (September 22-25, 2019; Hamburg, Germany). 
  12.  Махнев М.С., Февральских А.В. Верификация результатов определения вращательных производных по крену ЛА в широком диапазоне углов атаки // Труды МАИ. 2019. № 109. DOI: 10.34759/trd-2019-109-23 
  13. Shabarov V, Kaliasov P, Peplin F. Influence of ground effect on longitudinal aerodynamic damping of wing-in-ground effect vehicles. Ship Technology Research. 2020;67(2):101-108. DOI: 10.1080/09377255.2020.1724647
  14.  Махнев М.C. Определение вращательных аэродинамических производных компоновки ЛА с использованием Ansys CFD. URL: https://rutube.ru/video/835212bb49bcfd04b764346473ebeaf5/ 
  15. Tatar M, Masdari M. Investigation of pitch damping derivatives for the Standard Dynamic Model at high angles of attack using neural network. Aerospace Science and Technology. 2019;92:685-695. DOI: 10.1016/j.ast.2019.06.046
  16.  Грамузов Е.М., Февральских А.В., Махнев М.С. Исследование продольной устойчивости экраноплана типа «летающее крыло» с использованием технологий вычислительной гидродинамики // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. 2020. № 60-61. С. 66-74. 
  17. Кривель С.М., Вшивков Ю.Ф. Особенности обтекания профиля крыла и его аэродинамические характеристики в полете вблизи твердой поверхности раздела сред над стандартным препятствием // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32. № 1. С. 34-46.
  18. Вшивков Ю.Ф., Кривель С.М. Методика определения вращательных производных аэродинамических коэффициентов с использованием Ansys // Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции (16–17 декабря 2021; Нижний Новгород). Нижний Новгород: Изд-во НГТУ, 2021. С. 254-263. 
  19. Кривель С.М., Вшивков Ю.Ф. Методика определения вращательных производных аэродинамических коэффициентов с использованием САЕ-систем // Динамические системы и компьютерные науки: теория и приложения (DYSC 2021): Сборник трудов 3-й Международной конференции (13–17 сентября 2021; Иркутск). Иркутск: Изд-во ИГУ, 2021. С. 179-180.
  20. Вшивков Ю.Ф., Галушко Е.А., Кривель С.М. Комплексная оценка достоверности расчета аэродинамических характеристик сложных объектов с использованием ANSYS // Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык. 2015. № 1. С. 10-21. 
  21.  Кривель С.М., Галушко Е.А. Влияние параметров компоновки экраноплана схемы «Тандем» на его аэродинамические характеристики // Вестник Инженерной школы ДВФУ. 2022. № 2(51). С. 3-16. DOI: 10.24866/2227-6858/2022-2/3-16 


mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026