Характеристики вихревого следа за самолетом с-130

Исследование характеристик вихревого следа за самолетом С-130 представляет интерес в том числе и с точки зрения сравнения с са­молетом Ан-12. Взлетная масса самолета С-130 равна 80т, Ан-12 — 60т. Размах крыла С-130 и Ан-12 примерно равный: 40м и 39м соответственно. Как и в случае самолета Ан-12, для исследования характеристик вихревого следа за самолетом С-130 рассматривали сле­дующие режимы:

— высота полета 500 м, скорость полета 420 км/ч, состояние атмо­сферы 1 балл;

— высота полета 5000 м, скорость полета 420 км/ч, состояние атмо­сферы 1 балл.

Выбор этих режимов также был обусловлен практическими сообра­жениями. На рис. 5.31. показано распределение вертикальной скорости в ядре вихря самолета С-130 на удалении X = 10 м, 150 м, 300 м и 500м, летящего на высоте H = 500 м со скоростью V = 420 км/ч. В этом расчете влияние воздушных винтов не учитывалось.

На рис. 5.32. представелены результаты аналогичных расчетов для случая, когда влияние воздушных винтов на характеристики вихревого следа учитывалось. Видим, что воздушные винты оказывают заметное

влияние на характеристики вихревого следа на удалении до X = 150 м. При увеличении расстояния X влияние воздушных винтов уменьша­ется и затем исчезает вообще. При этом скорости в ядре вихря при X = 10м достигают по абсолютной величине 10-12м/с. С увеличе­нием X вертикальная скорость в ядре вихря уменьшается, снижается также влияние воздушных винтов.

На рис. 5.33 показано распределение вертикальной скорости в ядре вихря самолета С-130 на удалении X = 10 м, 250 м и 500 м, летя­щего на высоте H = 5000 м со скоростью V = 420 км/ч. Видим, что и в этом случае воздушные винты оказывают заметное влияние на характеристики вихревого следа только при небольших удалениях от самолета. При увеличении расстояния X влияние воздушных винтов
уменьшается и затем исчезает совсем. При этом скорости в ядре вихря при X = 10 увеличиваются и достигают по абсолютной величине 14-16 м/с. Затем вертикальная скорость в ядре вихря также уменьша­ется.

На втором этапе были выполнены исследования дальнего вихревого следа за самолетом С-130 до удаления 12,5 км. Результаты этих ис­следований представлены ниже. На рис. 5.34 показано положение вих­ревого следа за самолетом С-130 при различных состояниях атмосфе­ры: СА = 1 — весьма устойчивое, СА = 3 — нейтральное и СА = 5 — сильно неустойчивое. Видим, что в устойчивой атмосфере вихревой след опускается до наибольшей высоты примерно на 40 м. Это свя­занно с тем, что в устойчивой атмосфере интенсивность (циркуляция) концевого вихря сохраняется дольше —рис. 5.35. Здесь показана за­висимость циркуляции концевого крыльевого вихря (м2/с) от времени. В сильно неустойчивой атмосфере концевые крыльевые вихри самолета разрушаются быстрее.

На рис. 5.36 показано распределение вертикальной скорости в ядре вихря самолета С-130 на удалении X = 10 м, 1000 м, 5000 м и 12500 м, летящего на высоте H = 5000 м со скоростью V = 420 км/ч при СА = 1. При X = 10м вертикальные скорости составляют 13-15м/с. С увеличением удаления X вертикальные скорости в ядре концевого крыльевого вихря уменьшаются. На удалении X = 1000 м они еще заметные (11 — 13м/с), на удалении X = 5000м не превышают 5-6м/с, а на удалении X = 12500 м не больше 2 м/с.

Выпуск механизации также заметно влияет на положение вихрей, сходящих с конца крыла и закрылка самолета С-130 (рис. 5.37). На самолете С-130 интенсивности вихрей, сходящих с конца крыла и с закрылка, разнятся почти в два с половиной раза (рис. 5.38). Работа двигателей даже на крейсерском режиме не вносит заметного влияния на положение вихрей (рис. 5.37). На рис. 5.37 представлено положение вихрей в сечении, которое самолет С-130 проходит на вы­соте H = 100 м со скоростью V = 320 км/ч. При переводе двигателей во взлетное положение картина меняется. В результате взаимодействия вихрей, сходящих с конца крыла и с закрылка, а также влияния вихрей от воздушных винтов нарушается симметрия положения правых

и левых вихревых систем —рис. 5.39. Здесь также представлено поло­жение вихрей в сечении, которое самолет С-130 проходит на высоте H = 100 м со скоростью V = 320 км/ч, но при этом двигатели работают на взлетном режиме. Наблюдается петлеобразное движение вихрей с концов крыла и закрылка.

На рис. 5.39 расчетное время 0-150 с. Каждая точка соответствует AT = 1с.

На рис. 5.40 показано положение вихрей за самолетом С-130 (вид сбоку) при тех же условиях полета, что и на рис. 5.39.

При уменьшении высоты и скорости полета интенсивность вихрей увеличивается. Это в свою очередь приводит к изменению траекторий вихрей. На рис. 5.41 показаны траектории вихрей, сходящих с конца

крыла и закрылков в расчетном сечении при V = 180 км/ч, H = 50 м, СА = 1 и в моменты времени Т = 0-150 с. Каждая точка на рис. 5.41 соответствует ДТ = 1 с. Двигатели работают на взлетном режиме. Видно, что в этом сечении с течением времени вихри, сходящие с крыла, вначале поднимаются вверх, затем начинают опускаться вниз и сходиться друг с другом. При приближении к земле вихри двигаются вдоль нее и даже поднимаются вверх. Траектории вихрей, сходящих с закрылков, расходятся в результате взаимного влияния всех вихрей. Также видим, что работа воздушных винтов слабо влияет на положе­ние вихрей с конца крыла и закрылка самолета С-130 в отличие от самолета Ан-12 (см. рис. 5.29). Таким образом, исследования вихревого следа за самолетом С-130 показали, что воздушные винты оказыва­ют заметное влияние на характеристики следа только на небольших удалениях (до 500м). При больших удалениях (до 12,5км) влияние винтов несущественно. На взлетно-посадочных режимах, при выпуске

механизации, влияние винтов проявляется через асимметрию правой и левой вихревых систем самолета.

На рис. 5.42 представлено распределение вертикальных скоро­стей в ядре вихрей самолета С-130 при следующих условиях полета: V = 180 км/ч, H = 50 м и СА = 1. Видим, что вертикальные скорости в ядре вихря самолета С-130 с выпущенной механизацией и работаю­щими воздушными винтами на удалении 10 м достигают 20 м/с, на уда­лении X = 500м — 10-12м/с, а на удалении X = 1000м — 5-7м/с.