V-образные крылья с центральным телом в сверхзвуковом потоке
Авторы: Зубин М.А., Максимов Ф.А., Остапенко Н.А.
Опубликовано в выпуске: #5(77)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-5-1763
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов
Представлены результаты численного исследования структуры течения около V-образных крыльев с центральным телом в форме части конуса в рамках модели идеального газа с ударной волной, присоединенной к передним кромкам. Определены значения полуугла конуса для случая, когда в ударном слое при симметричном обтекании тела возникают невязкие вихревые структуры — вихревые особенности Ферри. Установлено, что их возникновение и существование хорошо согласуются с полученными ранее критериями. Эти критерии связаны со значениями интенсивности контактного разрыва, исходящего из точек ветвления головной ударной волны, и числа Маха компоненты вектора скорости невозмущенного потока, расположенной по нормали к лучу конической системы координат, проходящему через ту же точку ветвления.
Для крыла с углом раскрытия 180° и углом при вершине консолей 90° (полуконус на пластине) определены значения углов полуконуса, атаки и скольжения, при которых появляются невязкие вихревые структуры. Подтверждена возможность их прогнозирования с помощью установленных ранее критериев.
Изучено влияние конуса на аэродинамическое качество его компоновки с V-образным крылом при значении числа Маха М = 6. Установлена существенная зависимость оптимальной геометрии тела от значения коэффициента подъемной силы. При увеличении этого значения компоновка может содержать центральное тело и иметь угол раскрытия V-образного крыла γ > π, быть плоским треугольным крылом и V-образным крылом, у которого угол γ < π
Литература
[1] Крайко А.Н., Пудовиков Д.Е., Якунина Г.Е. Теория аэродинамических форм, близких к оптимальным. Москва, Янус-К, 2001, 132 с.
[2] Лапыгин В.И., Якунина Г.Е. О формах с максимальным аэродинамическим качеством в сверхзвуковом потоке. ПММ, 2009, т. 73, вып. 5, с. 717–730.
[3] Кюхеманн Д. Аэродинамическое проектирование самолетов. Москва, Машиностроение, 1983, 655 с.
[4] Майкапар Г.И., Пятнова А.И. Выбор основных параметров крыла с V-образным поперечным сечением. Ученые записки ЦАГИ, 1984, т. XV, № 1, с. 104–109.
[5] Майкапар Г.И. Замечания к газодинамическому конструированию сверхзвуковых летательных аппаратов. Ученые записки ЦАГИ, 2005, т. XXXVI, № 3–4, с. 59–67.
[6] Nonweiler T.R.F. Delta Wings of Shape Amenable to Exact Shock-Wave Theory. Journal of the Royal Aeronautical Society, 1963, vol. 67, pp. 39–40.
[7] Гонор А.Л. О пространственных телах наименьшего сопротивления при больших сверхзвуковых скоростях. ПММ, 1963, вып. 1, с. 25–30.
[8] Голубинский А.И., Келдыш В.В., Нейланд В.Я. Некоторые новые результаты в сверхзвуковой и гиперзвуковой газовой динамике. Современные проблемы газовой динамики. Сб. трудов. Москва, Мир, 1971.
[9] Зубин М.А., Максимов Ф.А., Остапенко Н.А. Критерии существования невязких вихревых структур в ударных слоях конических течений газа. Доклады РАН, 2014, т. 434, № 3, с. 282–288.
[10] Maximov F.A., Ostapenko N.A., Zubin M.A. Conical flows near V-shaped wings with attached shock waves on leading edges. Progress in flight physics. EUCAAS advances in aerospace sciences book series. Москва, TORUS PRESS, 2015, vol. 7, pp. 453–474.
[11] Зубин М.А., Максимов Ф.А., Остапенко Н.А. Об условиях существования вихревых особенностей Ферри в сверхзвуковых конических течениях. Изв. РАН, МЖГ, 2015, № 1, с. 113–134.
[12] Авдуевский В.С., Грецов В.К. Исследование трехмерного отрывного обтекания полуконусов, установленных на плоской пластине. Изв. АН СССР, МЖГ, 1970, № 6, с. 112–115.