Дальний вихревой след самолета c трд

1.1. Алгоритм расчета дальнего вихревого следа за

самолетами

Алгоритм расчета дальнего вихревого следа за самолетами с тур­бореактивными двигателями (ТРД) представлен в виде блок-схемы на рис. 4.1. В основе алгоритма лежит математическая модель дальнего вихревого следа, описанная ниже. Эта модель наполняется исходными данными из математической модели ближнего вихревого следа через контрольную плоскость (КП), которая располагается за самолетом перпендикулярно вектору скорости полета на расстоянии 0,5 L, где L — длина самолета (рис. 4.2).

Все попавшие в нее вихри заменяются вихрями бесконечной дли­ны, проходящими через те же точки и имеющими те же циркуля­ции, что и начальные вихри. Это дает возможность в дальнейшем перейти к решению плоскопараллельной задачи, к которой сводится математическая модель дальнего вихревого следа. Математическая мо­дель ближнего вихревого следа строится на базе линейной стационар-

ной, нелинейной стационарной и нелинейной нестационарной теории. Указанные теории базируются на методе дискретных вихрей.

Возможно наполнение математической модели ближнего вихревого следа с использованием аналитико-экспериментального подхода, ос­нованного на теореме Н. Е. Жуковского для подъемной силы. В этом случае самолет заменяют П-образным вихрем и, приравняв подъемную силу самолета его весу, вычисляют циркуляцию концевых вихрей. Затем найденная циркуляция перераспределяется между крылом и го­ризонтальным оперением пропорционально их площадям. В результате получают четыре концевых вихря за самолетом с координатами кон­цов крыла и горизонтального оперения. Если самолет имеет взлетную или посадочную конфигурацию, то моделируется сход с крыла шести вихрей (два с концов крыла и по два с концов каждого закрылка). При этом циркуляция крыльевых вихрей распределяется между все­ми шестью вихрями пропорционально длине закрылка. В работе[47] показано, что такой подход хорошо работает при расчете дальнего вихревого следа за транспортными и магистральными самолетами.

Учет влияния струи от ТРД осуществляется так же, как и в работах [7, 24, 28, 37]. Режим работы двигателя задается с помощью активного сечения, а струя моделируется путем выстраивания вихревой пелены, сходящей с обечайки двигателя. Состояние атмосферы учитывается через число Ричардсона (см. ниже). В данной книге вводится балльная система учета состояния атмосферы (см. разд.4.6). Близость земли учи­тывается так же, как в работах [8, 20]. При приближении вихрей к земле на ее поверхности генерируется пристенное течение, сопровожда­ющиеся отрывом пограничного слоя и образованием вторичных вихрей. Их взаимодействие с первичными вихрями приводит к изменению траекторий последних и к образованию так называемого отскока. Учет этих вихрей также возможен (см. методику учета в гл. 7). На выходе получают характеристики дальнего вихревого следа.