Исследование звукового удара: расчет и эксперимент

Инженерный журнал: наука и инновации

# 8·2017 1

УДК 629.735.33.015.017.2 DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1643

Исследование звукового удара: расчет и эксперимент

ЦАГИ, г. Жуковский, Московская область, 140180, Россия

Рассмотрены вопросы, связанные с проблемами конструирования сверхзвуковых

летательных аппаратов. Основным препятствием для создания гражданского

сверхзвукового самолета второго поколения является требование приемлемости

уровня звукового удара. В работе представлены результаты исследования звуко-

вого удара, проведенного расчетно-экспериментальным методом, который осно-

ван на измерении возмущенного давления в ближнем поле модели, установленной в

рабочей части аэродинамической трубы, и дальнейшем пересчете данных измере-

ний на большие расстояния с помощью квазилинейной теории. Приведены резуль-

таты экспериментальных исследований распределений давления в ближнем поле

моделей летательных аппаратов в аэродинамической трубе АДТ Т-113. Выполнено

сравнение экспериментальных и расчетных данных. Сформулированы рекоменда-

ции по усовершенствованию методики.

Ключевые слова:

сверхзвуковые гражданские самолеты, звуковой удар, численные

методы, математическое моделирование, теорема Жилина, экспериментальные

методы, ближнее и дальнее поле

Введение.

Проблема создания сверхзвукового пассажирского са-

молета обусловлена экологическими и экономическими ограничени-

ями, определяющими право на его эксплуатацию и его рыночную

конкурентоспособность. Экологические ограничения заключаются в

обеспечении приемлемого уровня шума на местности вблизи аэро-

портов и уровня звукового удара, создаваемого самолетом при полете

на сверхзвуковых скоростях, а также в снижении вредных выбросов

продуктов сгорания топлива в атмосферу. Экономическая эффектив-

ность самолета, определяемая стоимостью перевозки пассажира, су-

щественно зависит от его аэродинамической эффективности, которая

характеризуется аэродинамическим качеством (отношением подъем-

ной силы самолета к его сопротивлению).

Проблемы, возникающие при сверхзвуковом полете.

По об-

щему мнению специалистов, основным препятствием для создания

гражданского сверхзвукового самолета второго поколения является

требование приемлемости уровня звукового удара для населения.

При полете летательного аппарата в атмосфере со сверхзвуковой

скоростью область возмущенного течения ограничена головной

ударной волной, исходящей от носовой части самолета, и хвостовой

ударной волной, формирующейся в кормовой части. Вблизи самолета

(так называемая ближняя зона) возникают промежуточные ударные