Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Численное исследование влияния формы фюзеляжа на тягу толкающего воздушного винта

Опубликовано: 23.05.2018

Авторы: Алесин В.С., Губский В.В., Павленко О.В.

Опубликовано в выпуске: #6(78)/2018

DOI: 10.18698/2308-6033-2018-6-1769

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Снижение потребляемой двигателями мощности и соответствующее уменьшение потребных расходов топлива повышает экономичность и экологические характеристики авиационного транспорта. В результате проведенных с помощью современных расчетных методов исследований и их верификации с экспериментальными данными, полученными в аэродинамической трубе, выявлено, что приращение тяги на исходной компоновке в полной мере не перекрывает приращение сопротивления. Анализ обтекания исходной модели фюзеляжа показал, что наблюдается значительная зона разрежения вблизи толкающего винта, и в целях снижения потерь от донного сопротивления при увеличении скорости полета необходимо увеличивать давление в кормовой части фюзеляжа. Поэтому была предложена модификация кормовой части фюзеляжа для увеличения эффективной тяги винта, которая определяется как тяга винта за вычетом сопротивления фюзеляжа. Модификации сделаны с применением серии крыльевых профилей, устойчивых к неточностям формы и изменению внешних условий и с близким к нулю трением. В результате модификации формы кормовой части фюзеляжа реализован благоприятный эффект взаимодействия с толкающим воздушным винтом. Предложенное решение по сравнению с исходной формой обеспечило снижение сопротивления, увеличение давления на поверхности кормовой части фюзеляжа и повышение тяги винта


Литература
[1] Drela M. Development of the D8 Transport Configuration. AIAA Paper 2011–3970, 2011, 14 p.
[2] Lee H.C., Pulliam T.H. Effect of Using Near and Off-body Grids with Grid Ada-ptation to Simulate Airplane Geometries. AIAA Paper 2011–3985, 2011, 11 p.
[3] Hue D., Peron S., Wiart L., Atinault O., Goumay E., Raud P., Benoit C., Mayeur J. Validation of a near-body and off-body partitioning methodology for aircraft aerodynamic performance prediction. Computers & Fluids, 2015, vol. 117, pp. 196–211.
[4] Drela M. Power Balance in Aerodynamic Flows. AIAA Journal, 2009, 47(7):1761–1771 DOI: 10.2514/1.42409
[5] Goldschmied F.R. Aerodynamic Design of Low-Speed Aircraft with a NASA Fuselage. Wake-Propeller Conf. Aircraft System. Design and Technology Mee- ting, Dayton, OH, USA, 1986, pp. 18–26.
[6] Губский В.В., Михайлов Ю.С., Петров А.В., Черноусов В.И. Влияние внешнего бака на аэродинамические характеристики самолета-криоплана. Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации, 2014, № 200 (2), c. 91–98.
[7] Ле К.Д., Семенчиков Н.В., Яковлевский О.В., Чан К.Д. Численное исследование влияния движителей на аэродинамические характеристики дирижабля. Труды МАИ, 2012, № 52. URL: www.trudymai.ru/published.php?ID=29414
[8] Ле К.Д., Данг Н.Т., Семенчиков Н.В., Яковлевский О.В. Аэродинамические характеристики дирижабля мягкого типа вблизи экрана с учетом влияния струй от винтов. Научный вестник МГТУ ГА, 2014, № 200 (2), с. 28–35.
[9] Разов А.А. Методика параметрического представления поверхностей в задачах аэродинамического проектирования. Автореф. дис. … канд. техн. наук, ЦАГИ, 2009, 24 с.
[10] Вождаев В.В., Теперин Л.Л., Чернышев С.Л. Практика применения и особенности современных методов расчета аэродинамических характеристик летательных аппаратов на основе решений уравнений Навье — Стокса. Тр. ЦАГИ, 2014, № 2740, c. 37–43.
[11] Разов А.А. Численный анализ эффективности расположения винта в вязком следе с помощью уравнений Навье — Стокса. Уч. зап. ЦАГИ, 2009, т. XL, № 3, c. 28–35.
[12] Кишалов А.Н., Петров А.В., Савин П.В., Степанов Ю.Г. Исследования интерференции фюзеляжа с винтовой хвостовой силовой установкой. Материалы XIX школы-семинара «Аэродинамика летательных аппаратов», ЦАГИ, 2008, c. 70–71.
[13] Губский В.В., Кишалов А.Н., Петров А.В., Степанов Ю.Г. Расчетно-экспериментальные исследования по оптимизации компоновки воздушного винта для повышения аэродинамической эффективности системы фюзеляж — толкающий винт. ХХIII Науч.-техн. конф. по аэродинамике, ЦАГИ, 2012, c. 87–88.
[14] Александров В.Л. Воздушные винты. Москва, Оборонгиз, 1951, c. 439–480.
[15] Теперин Л.Л., Уджуху А.Ю. Метод определения сопротивления давления в задачах аэродинамической интерференции. Уч. зап. ЦАГИ, 1990, т. 21, № 3, c. 3–10.
[16] Остроухов С.П. Аэродинамика воздушных винтов и винтокольцевых движителей. Москва, Физматлит, 2014, c. 20–55.
[17] Liebeck R.H. Low Reynolds number airfoil design at the Douglas aircraft company. Proceedings of Conference on Aerodynamics at low Reynolds numbers, 1986, vol. 1, paper no. 7.
[18] Stratford B.S. An experimental flow with zero skin friction throughout its region of pressure rise. J. of Fluid Mech., 1959, vol. 5, no. 1, pp. 1–16. URL: https://doi.org/10/1017/soo22112059000027
[19] Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. 2nd edition. DCW, Industries, 1998.
[20] ANSYS Fluent theory guide. 6.3.18. Fan Boundary Conditions. Release 17.1, 2016, 812 p. URL: www.ansys.com