CC BY
42
Том XXII
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ Ц АГИ
199 1
М 2
УДК 629.735.33.015.3 : 533.695
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВЕРХНЕРАСПОЛОЖЕННЫХ ГОНДОЛ ТВВД С ПРЯМЫМ КРЫЛОМ И СПОСОБЫ ЕЕ ОСЛАБЛЕНИЯ
А. Н. Висков, Д. Е. Окладников, С. М. Чернышова
Приведены результаты расчетных и экспериментальных исследований влияния мотогондол ТВВД на несущие свойства прямого крыла при различном положении взлетно-посадочной механизации. Показано наличие вредной интерференции крыла с мотогондолами, приводящей к значительному снижению несущих свойств самолета при больших углах атаки. Рассмотрены некоторые из исследованных способов ослабления отрицательных интерференционных эффектов.
Рассматриваемый комплекс исследований связан с разработкой аэродинамической1 компоновки крыла самолета местных воздушных линий. Одним из основных требований к самолету этого класса является обеспечение базирования на аэродромах с малой длиной ВПП, что, в свою очередь, предопределило необходимость применения высокоэффективной взлетно-посадочной механизации, обеспечивающей высокий уровень прироста подъемной силы (Дсу а=0 « 1,2-4-1,4).
Однако проведение экспериментальных исследований аэродинамических характеристик модели с механизированным крылом в аэродинамических трубах показало (рис. 1), что увеличение угла отклонения закрылков сопровождается существенным усилением вредного влияния мотогондол на величину максимума подъемной силье (с„ ) и критического угла атаки (акрИт). При посадочном положении закрылков. у -'шах'
(63—40°) потери указанных величин оказываются очень значительными ( су ~ = -0,33; Дакрит = -2°).
Кроме того, испытания модели самолета при различных числах Рейнольдса показали практически полное отсутствие положительного влияния увеличения числа Ие на величины с„ и окоит, что не позволяло прогнозировать улучшение несущих "тах г
свойств самолета в натурных условиях полета.
Выявление указанных отрицательных факторов делало неоправданным применение высокоэффективной механизации, и выполнение требований по базированию становилось возможным только за счет значительного увеличения площади крыла, что, как показывали расчеты, привело бы к увеличению веса конструкции и к снижению топливной эффективности самолета. В связи с этим возникла необходимость исследований причин возникновения вредной интерференции гондол с крылом и разработки способов ее снижения.
Экспериментальные исследования распределения давления на поверхности крыла-показали (рис. 2, а), что мотогондолы, за счет вытесняющего действия, индуцируют в близко расположенных к ним сечениях дополнительный рост пиковых разрежений на передней кромке и, следовательно, способствуют более раннему, по углам атаки, развитию отрывов потока в этих зонах крыла (рис. 2,6).
8 — «Ученые записки» № 2
113:
Рис. 1
В результате выполнения расчетов обтекания механизированного профиля вязким потоком было установлено, что в этом случае зонами, где наиболее вероятно возникновение отрыва потока, являются передняя кромка и диффузорные участки основной части крыла, для которых характерны неблагоприятные градиенты давления и наибольшие значения формпараметра Н пограничного слоя (рис. 3). Экспериментальные исследования течения в пограничном слое методом масляной пленки подтвердили сказанное и показали (рис. 4), что отрыв потока возникает по обе стороны от мотогондолы в диффузорной части крыла. С увеличением угла атаки отрыв быстро распространяется к передней кромке, достигая ее, в первую очередь, вблизи мотогондол и фюзеляжа. При а = 15° наблюдается с внутренней стороны от мотогондолы образование пространственного вихря, который оказывает определяющее влияние на характер течения в зоне между фюзеляжем и мотогондолой.
Таким образом, результатами расчетных и экспериментальных физических исследований было установлено, что наиболее напряженными зонами, в смысле возникновения отрывов потока, являются участки передней кромки и области перед закрылком, расположенные вблизи мотогондол и около фюзеляжа. Поэтому дальнейшие исследования были направлены на изыскания способов воздействия на характер течения: именно в указанных зонах.
В качестве возможных способов рассматривались: установка вихрегенераторов на крыле и мотогондолах, модификация формы мотогондол, отгиб носка профиля, перераспределение нагрузки по размаху крыла за счет дифференциального отклонения секций закрылков, отклонение тормозных щитков вверх на небольшой угол и т. д. На этапе предварительных исследований были выявлены наиболее эффективные и легко реализуемые на самолете мероприятия. Так, на основании расчетов было установлено, что компенсация индуцируемых мотогондолами пиковых разрежений может быть достигнута отгибом носков профиля крыла, а более благоприятный градиент давления и снижение уровня формпараметра в зоне перед закрылком может быть обеспечено отклонением тормозных щитков вверх на небольшой угол (см. рис. 3) и уменьшением сужения кормовых участков мотогондол.
Проведенные экспериментальные исследования эффективности данных способов повышения несущих свойств крыла показали (рис. 5), что отгиб носка профиля и модификация формы мотогондол обеспечивают значительное повышение максимума: подъемной силы и критического угла атаки: Дс„ =0,27; Докрит= 3°. В случае
'шах
отклонения корневых секций тормозных щитков на угол 5Т щ х 9° имеет место заметное снижение подъемной силы на линейном участке зависимости cy=f(a). Однако в области больших углов атаки тормозные щитки способствуют затягиванию развития отрывов и, как следствие этого, к некоторому увеличению с и значительному
•'max
Рис. 4
9—«Ученые загиски» N° 2
115
6t *<iO';Re-2,8S-Wa
\
с,
2,2 Г^ \ \
Г 1чд
It - { X
/ • He-uw"
Ш I.SW6
2,6510*
1 " --1-1_|_
0 10° a
Рис. 6
¡возрастанию критического угла атаки (ДаКрит=2°). Выполнение названных мероприятий (модификация мотогондол, отгиб носков и отклонение тормозных щитков) обеспечивает также значительные изменения характеристик подъемной силы: Дс„ = 0,3;
'max
Д«крит = 5°).
Важно также, что в данном случае имеет место интенсивный рост cv с увели-
'тах
чением числа Рейнольдса (рис. 6), что позволяет предполагать значительное повышение значений максимальной подъемной силы в натурных условиях самолета на взлетно-посадочных режимах.
Рукопись поступила 2/Ш 1990 г.
