CC BY
30
УДК 629.015; 629.022
ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНОЙ ПАНЕЛИ КРЫЛА И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ПРОДОЛЬНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКРАНОПЛАНА
А. А. Кудряшов Научный руководитель - Н. В. Никушкин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Представлены актуальность темы исследования, приведены результаты численного моделирования модифицированных профилей в программе JavaFoil.
Ключевые слова: адаптивная панель крыла, динамическая устойчивость, JavaFoil.
THE STUDY OF THE INFLUENCE OF ADAPTIVE WING PANEL ON THE LONGITUDINAL STABILITY OF EKRANOPLAN
А. A. Kudrjashov Scientific Supervisor - N. V. Nikushkin
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: [email protected]
The relevance of the research, the results of numerical simulation of the modified profiles in the program JavaFoil are submitted.
Key words: the adaptive wing panel, the dynamic stability, JavaFoil.
Экраноплан — это многорежимное судно, которое в своём основном эксплуатационном режиме летит с использованием «экранного эффекта» над водной или иной поверхностью, без постоянного контакта с ней, и поддерживается в воздухе, главным образом, аэродинамической подъёмной силой, генерируемой на воздушном крыле (крыльях), корпусе или их частях, которые предназначены для использования действия «экранного эффекта» [1].
Одной из основных проблем экранопланостроения, начиная с момента проектирования конструкции, является обеспечение продольной устойчивости. Продольная устойчивость обеспечивается тщательно рассчитанной аэродинамической конфигурацией, однако, несмотря на это, экраноплан будет стабильным только на определенных режимах полета. При изменении режима наблюдается потеря продольной устойчивости, что в соответствии с международным опытом экспериментальной работы в экранопланостроении является наиболее частой причиной авиационного происшествия. Безусловно, одним из эффективных способов увеличения устойчивости является использование специальных автопилотов и автоматических средств стабилизации полета [6, 7].
Актуальность исследования заключается в необходимости разработки модели устойчивости экраноплана на всех режимах полета. В исследовании проблема обеспечения продольной устойчивости экраноплана решается с помощью адаптивной панели крыла, которая изменяет свою геометрию в зависимости от расстояния до экрана [6, 8].
В качестве базового профиля для проектирования адаптивной панели крыла экраноплана используется аэродинамический профиль Clark-YH с относительной толщиной c=6%. [табл.1]
Таблица 1
Геометрические характеристики С1агк-УИ 6% (в % от хорды)_
№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
х 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,75 2,5 3,25 5 7,5 10 15
Ув <м 3 2 Г-- 00 СЛ 4 4 о 2 7 <м 8 4 «ч 00 2 9 <м 8 0 00 <4 6 8 Г--
о 0, 0, 0, 1 1 1 2, 2, 3, 3,
Ун -0,357 -0,51 -0,618 -0,699 -0,756 -0,873 -0,996 -1,095 5 <4 - -1,404 -1,513 -1,62
№ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
х 20 30 40 50 60 70 80 85 90 95 100
Ув 7 ю 8 2 3 2 го 3 0 3 6 го 8 6 «ч 9 8 00 2 7 <м 16 00 5 6 3 о
4, 4, 4, 3, 3, 2, 1 1 0, 0 0,
Ун -1,62 -1,572 7 9 - -1,422 -1,344 -1,212 -0,789 -0,81 -0,606 -0,344 -0,03
Промежуточные положения адаптивной панели крыла были получены путем модификации базового профиля. Модификации подвергалась только нижняя поверхность профиля, при этом верхняя оставалась неизменной [3].
С-2% ЫШ С-6% с=8% с=Ю%
Рис. 1. Крыло экраноплана с адаптивной нижней панелью
В качестве исходных данных использовались результаты продувок в виртуальной аэродинамической трубе 1ауаРоП [5]. Ниже приведены основные зависимости, доказывающие эффективность использования адаптивной панели для обеспечения продольной устойчивости экрано-плана.
На графике, показанном на рис 2, показаны зависимости подъемной силы от относительной высоты над экраном при изменении геометрии профиля (с=2-10%) на различных высотах. Мо-ментные характеристики адаптивной панели представлены на графике, показанном на рис 4.
В работе для оценки апериодической устойчивости экраноплана используется критерий Иродова [2], согласно которому, для обеспечения апериодической устойчивости экраноплана,
необходимо обеспечить положение аэродинамического фокуса по высоте над экраном (хрь(И))
впереди аэродинамического фокуса по углу атаки хра(Ь ):
Дхр = хрн - хРа < 0
Из графика видно, что при всех расчетных режимах обеспечивается продольная апериодическая устойчивость согласно критерию Иродова.
По результатам исследования адаптивной панели крыла экраноплана сделан вывод о целесообразности использования серии профилей с изменяемой нижней поверхностью для обеспечения продольной устойчивости экраноплана.
Рис. 2. Зависимость подъемной силы от относительной высоты над экраном Су(к) при различных относительных толщинах профиля с
Рис. 3. Зависимость критерия Иродова от относительной толщины профиля Ах/ (с) при разных относительных высотах к
Рис. 4. Зависимость коэффициента момента от относительной высоты над экраном к при различных значениях с
Библиографические ссылки
1. Белавин Н. И. Экранопланы / Н.И. Белавин. 2-е изд., перераб. Л: Судостроение, 1977. -
232 с.
2. Иродов, Р. Д. Критерии продольной устойчивости экраноплана / Р. Д. Иродов // Учен. записки ЦАГИ; ЦАГИ - М.: 1970. - т. 1. № 4.
3. Кравец А. С. Характеристики авиационных профилей / А. С. Кравец. - М.: Гос. изд. оборон. пром., - 1939. - 332 с.
4. Чирков П. Р. Влияние адаптации геометрии профиля крыла на устойчивость экраноплана: дис. Канд. Тех. наук. СибГАУ, Красноярск, 2006.
5. JavaFoil - Analysis of Airfoils [электронный ресурс]. URL: http://external.informer.com/mh-aerotools.de/airfoils%2Fj avafoil.htm.
6. Кудряшов А. А., Чирков П. Р. О влиянии близости поверхности на геометрию профиля крыла экраноплана в программе JavaFoil: Актуальные проблемы авиации и космонавтики. СибГАУ, Красноярск 2016
7. Небылов, А.В. Измерение параметров полета вблизи морской поверхности / А. В. Небы-лов. - СПб.: СПбГААП, 1994. - 307 с.
8. Коваленко, Г. Д. Крыло экраноплана: автор. свидетельство / Г. Д. Коваленко, Л. Г. Шай-марданов, Н. В. Никушкин; автор. свидет. SU № 1189026 ДСП. - М.: Патент, 1985. - 5 с.
© Кудряшов А. А., 2017
