CC BY
41
УДК 629.7.03-111
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМ КРЫЛЬЕВ В ПЛАНЕ ПУТЕМ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА БАЗЕ МОДЛЕЙ ПЛАНЕРОВ И КАТАПУЛЬТЫ
А. М. Турчанов, Н. В. Никитевич, А. Ю. Ромушкин, А. A. Корзунов, В. В. Лукасов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Изложены данные, обработка полученных результатов и сделан вывод об эксперименте с моделями планеров с различными формами крыльев в плане проводимый в стационарных условиях.
Ключевые слова: исследование, модель, форма крыла.
RESEARCH FORM WINGS PLAN THROUGH EXPERIMENTS ON THE BASIS MODEL GLIDERS AND CATAPULTS
A. M. Turchanov, N. V. Nikitevich, A. Y. Romushkin, A. A. Korzunov, V. V. Lukasov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article presents the data , processing the results and concluded that the experiment with models of gliders with different forms in terms of the wings held in steady state conditions.
Keywords: Research, model, wing shape.
Эксперимент проводился в с спортивном зале Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева с использованием «катапульты».
В исследовании было использовано 7 различных видов крыльев в плане:
1) прямоугольное;
2) стреловидное крыло (стреловидность 25°);
3) стреловидное крыло (стреловидность 45°);
4) треугольное крыло;
5) ромбовидное крыло;
6) крыло обратной стреловидности;
7) биплан [1].
Все крылья имели одинаковую площадь и толщину профиля, также у всех моделей было одинаковая длина фюзеляжа, форма и размера хвостового оперения. Крылья расположены на одинаковом расстоянии от носовой части планера.
Подготовка к эксперименту заключалась в изготовлении моделей планеров и создание «катапульты». Вес каждого планера 7 грамм, а биплана 13 грамм.
Крылья и хвостовое оперение планеров изготавливались из прессованного полистирола, а фюзеляж из сосновой рейки [2].
За базовое крыло было взято прямоугольное крыло с размерами 300 на 30 мм, с общей площадь крыла 9000 мм2, которая соответствовала площади крыльев остальных моделей.
Катапульта представляла собой трёх опорную конструкцию из двух ножек и направляющей. К носовой части пускового устройства саморезом прицеплялась каучуковая резинка [3].
Запуск модели производился за счет зацепа «запила» на модели, за «канцелярскую» резинку и её натяжения до установленной отметки на направляющей планке, после чего модель запускалась.
Целью эксперимента было получение двух параметров для каждой модели: продолжительности и дальности полёта Каждая модель поучаствовала в 10 запусках.
Для описания полётов моделей были выбраны параметры, которые можно было отследить это: траектория, дальность и продолжительность полёта.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
В ходе проведения эксперимента были сделаны следующие наблюдения. Прямоугольное крыло показало среднюю дальность 9,3 м и среднее время 1,9 с. Все пуски были практически одинаковы по траектории и высоте. Траектория представляла собой дугу, в которой порядка 70-80 % дальности был набор высоты, а затем снижение. Для устойчивого полёта потребовалось изменение центровки на два грамма в носовой части пленера.
Стреловидное крыло (стреловидность 25°) показало среднюю дальность 10,9 м и продолжительность 2,4 с. Максимальная высота траектории у этого крыла была больше, чем у прямоугольного крыла, а по соотношению дистанции набора и потери высоты было практически идентично.
Стреловидное крыло (стреловидность 45°) показало среднюю дальность 11.2 м и продолжительность полёта 2.1 с.. Траектория данного крыла отличилось большим разбросом высот. Минимальная высота траектории достигала 1.7 м, максимальная около 3 м.
Модель биплана представляет собой 2 прямоугольных крыла общей площадью 18000 мм2, закреплённых одно над другим на расстоянии 20 мм с использованием четырёх опорных стоек. При установочном угле атаки крыльев в 0° планер не мог летать так как после непродолжительного набора быстро терял высоту. При изменении угла атаки верхнего крыла на 3-4 градуса планер показал лучшие результаты: средняя дальность 6,9 м средняя продолжительность 1.4 с. Траектория полёта изменилась и представляла собой дугу с набором высоты на 55-65 % дальности, а затем снижение. Так же потребовалась изменение центровки путём увеличение веса в носовой части на 2 грамма.
Ромбовидное крыло (стреловидность 10°) показало среднюю дальность полёта 9,4 м продолжительность 1,9 с. Траектория полёта была средней между прямоугольным и стреловидным крыльями (стреловидность 25° ). Модель с ромбовидным крылом проявляла продольную неустойчивость. Для устойчивого полёта данной модели потребовалось изменение центровки, добавление груза массой 6 грамм в носовую часть.
Крыло обратной стреловидности (стреловидность 25°) показало среднюю дальность в 10,9 м и среднее время 2.4 с. Изначально данный планер не мог летать. Стремительно начинал набирать высоту после чего переворачивался через носовую часть и падала на землю. В ходе эксперимента была изменена центровка, путём добавки груза массой 8 грамма в носовую часть. После чего траектория полёта стала похожа на траекторию обычного прямоугольного крыла.
Модель с треугольным крылом показала среднюю дальность полёта в 10.5 м и время 2.0 с. Траектория данного планера представляла собой набор высоты на 35-40 % дальности полёта. Набор был стремительным. После начала снижения скорость постепенно возрастает, а последние 10 % дальности планер переходил практически в горизонтальный полёт на высоте равной половине максимальной. В самом конце «парашютирует». Изменение центровки для этой модели не потребовалось.
№ модели 1 2 3 4 5 6 7
№ опыта Д* П** Д* П** Д* П** Д* В** Д* П** Д* П** Д* п**
1 10 2,1 10,3 2,2 11,06 2,38 11,2 2,2 9,2 1,93 10 2,2 7,4 1,1
2 10 1,8 11,1 2,4 10,7 1,7 10,5 2,1 9,1 2,16 11 2,4 7 1,4
3 10 1,7 11,5 2,6 10,5 1,87 11,7 2,1 9,1 2,13 12 2,6 6,9 1,4
4 8,9 1,3 11,6 2,6 11,3 2,5 9,53 1,9 9,9 1,99 12 2,6 7 1,3
5 9,2 2 10,7 2,5 10,85 2,28 11 1,9 9,3 1,66 11 2,5 7 1,4
6 9,4 2,2 11 2,5 11 2,63 10,8 2,1 9,4 1,71 11 2,5 6,8 1,6
7 9 1,7 10,2 1,9 12,3 2,14 11 2,1 8,9 2,35 10 1,9 6,9 1,6
8 9 2,3 11,2 2,6 11,6 1,96 10,3 1,9 10 1,82 11 2,6 6,4 1,4
9 9 2,4 10,8 2,5 11,73 1,91 10,3 2 9,9 1,95 11 2,5 6,7 1,6
10 8,8 1,8 11,5 2,6 11,95 1,91 9 2 9,2 1,87 12 2,7 6,8 1,7
Среднее 9,33 1,9 11 2,4 11,3 2,128 10,5 2 9,4 1,96 11 2,4 6,9 1,4
Рис. 1. Результаты эксперимента (Д - дальность полёта (м), П - продолжительность полёта (с))
В результате эксперимента было установлено, что стреловидное крыло (стреловидность 25°) и крыло обратной стреловидности показали одинаковые средние значения дальности и продолжительности полёта. Однако стреловидному крылу потребовалось значительное изменение центровки. Прямоугольное крыло показало меньшие значения средней дальности и продолжительности чем выше перечисленные крылья. Биплан показал худший результат по дальности полёта, а стреловидное кры-
ло (стреловидность 45°) наилучший. Ромбовидное крыло показало почти одинаковые значения дальности и продолжительности полёта, что и прямоугольное крыло, но так же оно обладало продольной неустойчивостью. Треугольное крыло показало свойство перехода в горизонтальной полёт после пикирования и «парашютирования» после полной потери скорости [4].
Рис. 2. Экспериментальные данные максимальной дальности полета
Библиографические ссылки
1. Никушкин Н. В., Фаворский В. С., Кацура А. В. Основы аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов : учеб. пособие. В 2 ч. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. 270 с.
2. Гаевский О. К. Технология изготовления авиационных моделей. М. : Оборонгиз, 1952.
3. Электронный ресурс URL: http://igrushka.kz/vip117/prosam.php?sa=X&ved=0CCUQ 9QEwCGoVChMIvKvHsv3wxgIVBs9yCh3QYwn9 (дата обращения: 29.03.2016).
4. Кудряшов А. А., Никушкин Н. В. Вопросы динамической устойчивости адаптивной панели крыла эраноплана // Решетневские чтения. 2015. Т. 1. № 19. С. 417-418.
© Турчанов А. М., Никитевич Н. В., Ромушкин А. Ю., Корзунов А. A., Лукасов В. В., 2016
