Категория Аэродинамика вихрей самолетов

Расчет характеристик динамики движения самолета в вихревом следе

Для расчета характеристик движения летательного аппарата (ЛА) под действием сил и моментов от воздействия вихревого следа запишем систему уравнений динамики движения твердого тела в связанной системе координат. Будем считать, что масса и моменты инерции ЛА на рассматриваемых интервалах времени неизменны и соответствуют исходным...

Читать далее...

Расчет влияния ветрового потока, обусловленного рельефом местности, на аэродинамические характеристики самолета

Исследования аэродинамических характеристик самолетов в ветро­вых потоках от рельефа местности показывают, что эти потоки также могут представлять для самолетов реальную опасность. В качестве примера приводим результаты расчета аэродинамических характери­стик самолета Су-25 в ветровом потоке от конкретного участка горной местности. На рис. 8.18 представлена траектория движения самолета вблизи горного массива с развитой вихревой структурой, соответствую­щей рис. 6.3. Самолет Су-25 помещался в точки этой траектории на вы­сотах пролета H = 125 м, 250м и 375 м. При этом по методике разд. 8.2 рассчитывались аэродинамические характеристики с выстраиванием вихревого следа самолета. Пример расчета вихревого следа самолета Су-25 в вихревом потоке, обусловленном рельефом местности, показан на рис...

Читать далее...

Аэродинамические характеристики самолетов в дальнем вихревом следе от других самолетов

Исследования аэродинамических характеристик самолетов в даль­нем вихревом следе от других самолетов показывают, что вихре­вой след может представлять для самолетов реальную опасность. На рис. 8.12 представлена зависимость коэффициента момента кре­на самолета Як-40 вдоль координаты Oz, проходящей через центр правого концевого вихря от самолета Ил-76. Видим, что значения

image175

Рис. 8.10...

Читать далее...

Проверка работоспособности метода и достоверности получаемых результатов

Для проверки работоспособности метода и достоверности получа­емых с его помощью результатов были выполнены расчеты, которые затем сравнивались с данными трубных экспериментов.

В качестве примера приведены результаты, полученные в голланд­ской аэродинамической трубе при исследовании аэродинамических ха­рактеристик летательного аппарата, вошедшего в спутный след крыла — генератора [33]. Аэродинамическая компоновка и геометрические па­раметры исследуемого самолета изображены на рис. 8.3...

Читать далее...

Метод решения

Поставленная задача решается методом дискретных вихрей в нели­нейной нестационарной постановке, для этого реальный летательный аппарат заменяется схематизированной моделью. Для решения данной задачи была использована пластинчатая схематизация самолета. В ряде работ, например [8, 44, 47, 49], показано, что такая схематизация достаточна для получения приемлемых характеристик. На пластинах располагались замкнутые вихревые рамки. Схематизированный само­лет помещался в заданную область вихревого следа между двумя сече­ниями Si и S2, в которых заранее были рассчитаны возмущенные ско­рости (рис. 8.2). При этом сечения Si и S2 располагали таким образом, чтобы исследуемый самолет и его след находились внутри некоторого условного параллелепипеда, образованного этими сечениями...

Читать далее...

Аэродинамические характеристики. самолетов в вихревом следе

8.1. Постановка задача

Рассматривается движение летательного аппарата заданной полет­ной конфигурации в возмущенном воздушном потоке W с дозвуковой скоростью Vk на произвольной высоте H (рис. 8.1).

image166

Вводятся следующие системы координат: связанная с самолетом О xyz, скоростная 0xayaza и земная 0xgygzg.

Среда, в которой движется ЛА, рассматривается как идеальная несжимаемая жидкость, поверхности ЛА предполагаются непроницае­мыми. Течение является потенциальным всюду вне ЛА и его вихревого следа. Вихревой след представляет собой тонкую вихревую пелену, т. е...

Читать далее...

Выводы и перспективы

Представлен эффективный приближенный метод моделирования дальнего вихревого следа тяжелых самолетов на режимах взлета и посадки, основанный на сочетании метода дискретных вихрей и ин­тегрального метода расчета турбулентного пограничного слоя. Важным достоинством предложенного метода моделирования является учет индивидуальных особенностей самолета, в частности, механизации крыла при расчете ближнего вихревого следа самолета и сворачивания этого следа в два вихревых жгута дальнего вихревого следа. Расчеты выполнены для ряда отечественных и зарубежных магистральных самолетов при различной высоте горизонтального полета, скорости Бокового ветра, турбулентности атмосферы...

Читать далее...

Численная визуализация дальнего вихревого следа самолета вблизи земли

Большой практический интерес представляет визуализация дальне­го вихревого следа самолета, Это позволило бы пилотам на режимах взлета и посадки получать представление о конфигурации первич­ных вихревых жгутов, их подскоке и боковом сносе при наличии ветра, Такого рода визуализация может быть реализована введением в ближний вихревой след мелких твердых частиц, Соответственно при расчете по разработанному ранее алгоритму в ближний вихревой след вводят твердые частицы и прослеживают их движение в процессе...

Читать далее...

Расчет дальнего вихревого следа отечественных магистральных самолетов Ту-204 и Ил-96 при посадке

Расчет вихревой системы самолетов Ту-204 и Ил-96 на режи­мах посадки имел целью проиллюстрировать влияние высоты полета (H = 20-80 м) и наличия бокового ветра на характер деформации осей вихревых жгутов (первичных вихрей).

По известным значениям массы самолета и рассчитанной зависимо­сти cy(а) = е^а при заданных углах отклонения предкрылка и закрыл­ка определяли начальное значение циркуляции вихревого жгута Г0,

image156

Рис. 7.12...

Читать далее...

Расчет дальнего вихревого следа с учетом влияния пограничного слоя на поверхности аэродрома для самолета В-727. Сравнение расчета с летным экспериментом

Для решения поставленной задачи в программу расчета была вклю­чена процедура, численно реализующая метод, приведенный в разд. 7.4. На каждом шаге интегрирования определялось положение центров вихревых жгутов Гі и Г2 самолета, а затем вычислялось распределение скорости uzg вдоль поверхности земли (вдоль оси 0z на рис. 7.8). При этом полагалось, что uzg = uz (y = 0).

image148

Для обеспечения условия непротекания, как уже отмечалось, в си­стему добавляли фиктивные отраженные вихри как для основных вихрей самолета Гі, Г2...

Читать далее...

Генерация поперечного течения вихревыми жгутами, расчет турбулентного пограничного лоя

При полете самолета на малых высотах H < 100 м вихревые жгуты индуцируют поперечное течение около аэродрома вдоль размаха крыла (конфузорное и затем диффузорное), которое используется далее для расчета параметров пограничного слоя и его отрыва как при отсут­ствии, так и при наличии слабого Бокового ветра. Учитывая шеро­ховатость поверхности взлетно-посадочной полосы и большую протя­женность области развития пограничного слоя, достигающего 10-20 м, этот слой можно с большим основанием считать полностью турбулент­ным...

Читать далее...

Приближенный расчет дальнего вихревого следа самолета

Образовавшийся при полете вихревой след неустойчив, он свора­чивается в два вихревых жгута противоположного вращения. Дан­ная задача не может быть решена в рамках линейной теории. Для ее решения используем приближенный прием [8, 84], который состоит в том, что сходящая с самолета вихревая пелена полагается двумерной, т. е. неизменной вдоль продольной координаты —то < х < то (см. гл. З). Тогда ее сворачивание в два вихревых жгута может быть рассчитано в рамках двумерной нестационарной задачи. В итоге получаем развитие во времени вихревых жгутов дальнего вихревого следа. Кроме того, определяем параметры этих вихревых жгутов: их форму, распределение скоростей uy и uz внутри них...

Читать далее...

Моделирование ближнего вихревого следа самолета. Линейная теория

Рассматривается установившееся безотрывное дозвуковое обтека­ние самолета идеальным газом. Возмущения, вносимые самолетом в поток, считаются малыми по сравнению со скоростью полета Уж. Предолагается, что течение вне самолета и следа за ним безвихревое. Потенциал возмущенного движения ф должен удовлетворять уравне­нию Прандтля-Глауерта

(1 — И2)д2ф/дх2 + д2ф/ду2 + д2ф/дг2 = 0. (7.1)

Здесь M = Уж/аж — число Маха, аж — скорость звука в невозму­щенной среде...

Читать далее...

Моделирование дальнего вихревого. следа самолета при взлете и посадке

7.1. Постановка задачи

При полете на большой высоте дальний вихревой след представляет собой два параллельных опускающихся вихревых жгута противопо­ложного вращения. При этом уменьшение циркуляции каждого из них со временем обусловлено взаимным проникновением (диффузией) за­вихренностей разного знака. При полете самолета в турбулентной атмо­сфере повышенная турбулентность усиливает диффузию завихренности во внешней области вихревых жгутов, что приводит к дополнительной потере циркуляции каждого из жгутов. В настоящее время известны различные эмпирические формулы для расчета потери циркуляции при низких и высоких уровнях турбулентности атмосферы [11, 72, 80]...

Читать далее...

Примеры расчета характеристик воздушного потока

На рис. 6.4 приведены поля возмущенных скоростей в сечении S в момент безразмерного времени т = 0,15, а на рис. 6.5 — при т = 3,3. Видно, как с течением времени происходит зарождение и развитие вихрей вблизи данного рельефа местности.

image120

Рис. 6.4. Поле скоростей в вертикальной плоскости при т = 0,15

На рис. 6.6 представлены скосы потока в сечении S в момент без­размерного времени т = 0,15, а на рис. 6.7 при т = 3,3. В верхней части рис. 6.6 и рис. 6.7 имеется шкала, позволяющая судить о величине угла скоса потока...

Читать далее...