Деформация и аэродинамические характеристики профиля мембранного крыла при дозвуковом обтекании

Авторы

Гришанина Т. В.^1*, Шклярчук Ф. Н.^2**

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Институт прикладной механики РАН, ИПРИМ РАН, Ленинский проспект, 32а, Москва, В-334, ГСП-1, 119991, Россия

*e-mail: t.grishanina@mai.ru
**e-mail: shklyarchuk@list.ru

Аннотация

Рассматривается обтекание тонкого деформируемого профиля мембранного крыла большого удлинения в дозвуковом потоке. Крыло образовано передней и задней тонкостенными балками, работающими на изгиб в вертикальной плоскости и на кручение. Балки соединены между собой поперечными дискретно расположенными нервюрами и натянутыми плоскими мембранами, покрытыми сверху и снизу профилированными слоями легкого пенопласта. Длина нервюр и, соответственно, натяжение мембран могут регулироваться.

С использованием точного решения аэродинамической задачи плоского стационарной обтекания деформируемого профиля и метода конечных элементов для мембраны получено численное решение линейной задачи статической аэроупругости профиля. В зависимости от безразмерного параметра, представляющего отношение скоростного напора к натяжению мембраны, определены: прогиб мембраны; распределение аэродинамического давления по длине профиля; аэродинамические коэффициенты подъемной силы и момента тангажа; граница дивергенции, при которой происходит «прохлопывание» мембраны.

Ключевые слова

профиль мембранного крыла, дозвуковое обтекание, аэроупругость, аэродинамические характеристики, дивергенция

Библиографический список

1. Thwaites B. The Aerodynamic Theory of Sails, Proceedings of the Royal Society of London, 1961, vol. 261, no. 1306, pp. 402-422.
2. Nielsen J.N. Theory of Flexible Aerodynamics Surfaces, Journal of Applied Mechanics, 1963, vol. 30, pp. 435-442.
3. Ormiston R.A. Theoretical and Experimental Aerodynamics of the Sail Wing, Journal Aircraft, 1971, vol. 8, no. 2, pp. 77-84.
4. Vanden-Broeck J.-M., Keller J.B. Shape of a sail in a flow, The Physics of Fluids, 1981, vol. 24, no. 3, pp. 552-553.
5. Брутян М.А., Крапивский П.Л. К теории паруса // Доклады АН СССР. 1983. Т. 268. № 3. С. 563-565.
6. Брутян М.А., Крапивский П.Л. Теория тонкого деформируемого профиля // Труды ЦАГИ. 1983. Вып. 2216. С. 3-21.
7. Брутян М.А. Влияние пассивной адаптации формы профиля на его аэродинамические характеристики при малых скоростях // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. 2014. № 11. С. 155-160.
8. Бисплингхофф Р.Л., Эшли X., Халфмен Р.Л. Аэроупругость: Пер. с англ. — М.: Изд-во иностранной литературы, 1958. — 800 с.
9. Шклярчук Ф.Н. Аэроупругость самолета. — М.: Изд-во МАИ, 1985. — 77 с.
10. Гришанина Т.В., Шклярчук Ф.Н. Динамика упругих управляемых конструкций. — М.: Изд-во МАИ, 2007. — 328 с.