Численно-аналитическое моделирование пропульсивного крыла и фюзеляжа аэротакси
Аннотация:
Предмет исследования. Рассмотрена проблема создания аэродинамических профилей, создающих тягу при отборе воздуха с верхней поверхности крыла. Профили имеют тяговый участок за точкой отсоса пограничного слоя, давление на котором превосходит давление в окружающей среде. В последние 15–20 лет в мире активно исследуется концепция так называемого пропульсивного крыла, имеющего пониженное или нулевое сопротивление за счет отсоса пограничного слоя с верхней его поверхности. Такое крыло позволяет в несколько раз уменьшить аэродинамическое сопротивление самолета за счет ламинаризации пограничного слоя и минимизации дефекта скорости, связанного с вязким трением в пограничном слое, в следе за самолетом. Предложена методика численного моделирования профилей для пропульсивного крыла, построенных методом решения обратной задачи аэродинамики. Проектируемые профили имеют максимальную строительную высоту, оптимальное сочетание коэффициентов подъемной силы Cy и тяги CT, создаваемой за счет отбора воздуха с поверхности крыла. Методика корректно предсказывает точку ламинарно-турбулентного перехода, поскольку характеристики профилей напрямую зависят от протяженности ламинарного участка. Исследована компоновка летательного аппарата, построенного по схеме пропульсивного летающего крыла сверхмалого удлинения с применением разработанных профилей. Метод. Проектирование аэродинамических профилей выполнено путем решения обратной задачи аэродинамики с последующей доводкой геометрии при помощи алгоритмов глобальной оптимизации. Расчеты проведены с использованием γ-ReΘ Transition Shear Stress Transport модели турбулентности Лэнгтри−Ментера, в которой существуют соотношения для критерия перемежаемости, что позволяет моделировать ламинарно-турбулентный переход. Основные результаты. Расчеты показали, что разработанные профили позволяют создать планер летательного аппарата с максимальным коэффициентом подъемной силы Cymax, который превосходит на взлете и посадке данную силу у механизированного крыла с выпущенным закрылком. В горизонтальном полете Cy в три раза больше, чем у типичного крыла. Крыло с разработанными профилями имеет высокий пропульсивный коэффициент полезного действия за счет близости давления и скорости на тяговом участке профилей и внешнего течения. Одновременно тяговая поверхность пропульсивного крыла превосходит по площади в несколько раз площадь сопла или суммарное покрытие авиационных винтов. Практическая значимость. Разработанные профили и интегрированная аэродинамическая компоновка летательного аппарата успешно сочетаются с принципами построения распределенной силовой установки, а также создают устойчивость к повышенной турбулентности атмосферы при вертикальном взлете и посадке с экономичным горизонтальным полетом. Профили имеют важное преимущество по сравнению с традиционной механизаций крыла, так как не имеют подвижных частей, а увеличение или уменьшение подъемной силы регулируется изменением расхода отсасываемого воздуха.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Характеризация голографического фотополимера Bayfol HX в инфракрасной области спектра
- Исследование реакции кровеносных сосудов на локальный нагрев методом визуализирующей фотоплетизмографии
- Передача 3D голографической информации по радиоканалу методом, близким к SSB
- Влияние параметров анодирования на оптические свойства нанопористого оксида алюминия, сформированного поверх островковой пленки серебра
- Анализ точности оценивания состояний асинхронного электропривода алгоритмами Люенбергера и Калмана
- Метод оптимизации структуры в иерархических распределенных системах управления
- Метод идентификации параметров синусоидального сигнала с неизвестной переменной амплитудой
- Улучшение процесса автоматической стабилизации температуры в криовакуумной установке
- Исследование ударных свойств и износостойкости гибридных композитов Al6061 (SiC + Al2O3) и Al7075 (SiC + Al2O3)
- Вычислительные методы повышения быстродействия дискретного вейвлет-преобразования на базе FPGA
- Диалоговая система на основе устных разговоров с доступом к неструктурированной базе знаний
- Определение аналитических моделей динамических систем в форме дифференциальных уравнений на основе многокритериальной эволюционной оптимизации
- Вероятностный критерий оценки предсказуемости временных рядов
- Программный фреймворк для оптимизации гиперпараметров тематических моделей с аддитивной регуляризацией
- Ценностно-ориентированное моделирование принятия экономических решений в условиях нестационарности внешней среды
- Методика организации и проведения исследования по оценке потребительской способности
- Автоматизированный кластерный анализ коммуникативных стратегий образовательных telegram-каналов
- Компьютерное моделирование немарковских процессов на основе принципа баланса «комплексных вероятностей»
- Метод объективизации значений весовых коэффициентов для принятия решений в многокритериальных задачах
- Оценка границ применимости и методов модуляции ближнепольной магнитной связи
- Применение обратной связи переменной точности для повышения быстродействия контура тока в инверторах на базе GaN-транзисторов
- Моделирование диффузионных процессов при электротермической обработке реакционных тиглей системы железо–олово