Исследование интерференции между несущими поверхностями на модели самолета в схеме «Утка» с крылом обратной стреловидности при малых дозвуковых скоростях Текст научной статьи по специальности «Физика»

_________УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ Ц А Г И

Том XVIII 1987

№ 4

УДК 629.735.33.015.3 : 533.695

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ МЕЖДУ НЕСУЩИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ НА МОДЕЛИ САМОЛЕТА В СХЕМЕ «УТКА» С КРЫЛОМ ОБРАТНОЙ СТРЕЛОВИДНОСТИ ПРИ МАЛЫХ ДОЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ

Е. П. Визель, А. Е. Гончар

Представлены результаты исследования взаимного влияния несущих элементов (ПГО, наплывов и крыла) в компоновке модели самолета в схеме «утка» с крылом обратной стреловидности при малых дозвуковых скоростях.

Определена суммарная интерференция несущих элементов и выявлены диапазоны углов атаки с положительной и отрицательной интерференцией.

В настоящее время проводятся интенсивные расчетные и экспериментальные исследования, направленные на изучение аэродинамических компоновок самолетов, выполненных в схеме «утка» с крылом обратной стреловидности. Важное место в этих работах отводится выяснению взаимного влияния несущих элементов. В данной статье приведены результаты экспериментальных исследований интерференционных эффектов между несущими элементами модели самолета, общий вид которой приведен на рис. 1. Модель самолета выполнена по схеме «утка» с крылом обратной стреловидности ('/п к =—40°, >.Кр = 4), которое установлено на фюзеляже (5М. ф=0,08) в положении «среднеплан». В бортовой части крыла расположены передние корневые наплывы с относительными площадями 25н = 0,05 (1 вариант) и 0,13 (2 вариант). В но-

совой части фюзеляжа установлено ПГО с относительной площадью 25 = 0,2, которое .удалено от крыла на расстояние £Пго = М и приподнято над 'крылом на высоту г/пго=0,16. Расстояние между ПГО и крылом по длине и высоте фюзеляжа выражено в долях средней аэродинамической хорды крыла. Крыло обратной стреловидности и ПГО выполнены из непрофилированных плоских пластин с заостренными кромками. Испытания модели проведены при скорости потока У=40 м/с. Представленные в работе приращения коэффициентов сил и моментов (Дси, Дтг) приведены в скоростной системе осей координат.

Аэродинамическую интерференцию между элементами модели самолета удобно оценивать через изменение их несущих свойств и моментных характеристик.

На рис. 1 показана суммарная интерференция между ПГО и крылом обратной стреловидности через изменение приращения несущих свойств, создаваемых ПГО при его установке на модели с крылом и без крыла:

^ су инт = ^ су ПГО (кр) ^ су ПГО (без кр) >

^ су ПГО (кр), Д су ПГО (без кр) = су с ПГО — су без ПГО,

где с^спго и су без ПГО “ коэффициенты подъемной силы модели самолета с ПГО и без ПГО в присутствии крыла и без крыла.

Сравнивая зависимости Д су Пго (кр) и д су ПГО (без кр) можно отметить,что при

исследованных углах атаки существуют диапазоны углов с положительной (ДсуИнт>0) и отрицательной (Дсу Инт<0) интерференцией между ПГО и крылом. Положительная интерференция проявляется только при больших углах атаки (а >37°) и способствует дополнительному приращению несущих свойств модели самолета. Возникновение отрицательной интерференции приводит к уменьшению несущих свойств, создаваемых ПГО на модели самолета при наличии крыла, что снижает несущие свойства модели, самолета.

На рис. 2 показана взаимная интерференция ПГО и передних корневых наплывов на модели в присутствии крыла через изменение несущих свойств, создаваемых наплывами на модели с ПГО и без ПГО. Приращения коэффициентов подъемной силы, вызванные установкой наплывов (Дс);Н), определялись по формуле:

^су н — су с напл су без напл, где Су С напл И Су без напл—КОэффИЦИвНТЫ ПОДЪеМНОЙ СИЛЫ МОДвЛИ СЭМОЛеТЭ С НЭ-

плывами и без наплывов в присутствии ПГО и без него.

Разность несущих свойств Дсу и на модели с ПГО и без ПГО определяет интерференцию ПГО и наплывов. Видно, что при малых и умеренных углах атаки

(а<20°) между ПГО и наплывами возникает отрицательная интерференция, которая приводит к небольшому снижению величины ДСу н. При больших углах атаки (а>20°) неблагоприятное влияние скосов от ПГО уменьшается, эффективность передних корневых наплывов в создании дополнительной подъемной силы увеличивается, начинает проявляться положительная интерференция. Дальнейшее увеличение значений Дсу н по углам атаки (а>20°) при наличии ПГО связано с проявлением положительной интерференции между ПГО и наплывами (см. рис. 2).

Передние корневые наплывы, находясь в зоне влияния ПГО, оказывают и обратное влияние на характер обтекания ПГО и, следовательно, на величину приращения несущих свойств, вызванного установкой ПГО.

На рис. 3 показано влияние площади наплывов на величину интерференционной нагрузки Д су инт (ПГ0+Н) и диапазоны углов атаки с положительной и отрицательной интерференцией. Видно, что установка наплывов увеличенной площади (25н = 0,13; 2 вариант) позволяет уменьшить диапазон углов атаки с отрицательной (Дсу ИНт<0) и расширить диапазон с положительной интерференцией (Асу ИНт>0) в сторону меньших углов атаки (от <*1 до аг).

Рис. 2

Рис. 3

О---------с крылом без наплывов;

X---------наплывы. 1 вариант (25н=0,05);

А---------наплывы, II вариант (25н = 0,13)

Рис. 4

О----------(наплывы, I вариант + ПГО) — комбинация;

Д---------наплывы, I вариант (без ПГО) + ПГО (без наплывов);

X---------наплывы, I вариант (без ПГО)

Увеличение площади наплывов способствует более раннему проявлению положительной интерференции. Наличие наплывов увеличенной площади позволяет поднять величину приращения положительной интерференционной составляющей (Асу инт) коэффициента подъемной силы (рис. 3).

На рис. 4 дается оценка суммарной интерференции между ПГО, наплывами и крылом через изменение несущих свойств комбинации ПГО и наплывов при их совместной и раздельной установке на крыле.

Величина интерференционной нагрузки определялась по формуле:

^ су инт (ПГО+н) ^ су (ПГО+н) I су н (без ПГО) ^ су ПГО (без напл) Ь

где Д су (ПГО+н) =СУ с (ПГО+н) ~су без (ПГО+н) -приращение коэффициентов подъемной силы за счет совместной установки на модели ПГО и наплывов Асуи (безПГО), д Су ПГО (без напл)— раздельное приращение подъемной силы от каждого элемента (ПГО или наплывов) в отсутствие другого.

Видно, что между тремя несущими поверхностями (ПГО, наплывами и крылом) в исследованном диапазоне углов атаки существует как положительная, так и отрицательная суммарная интерференция. Отрицательная интерференция проявляется при малых и умеренных углах атаки (рис. 4).

Положительная интерференция начинает проявляться при больших углах атаки при (а>25°). С ростом угла атаки благоприятное взаимодействие ПГО, наплывов и крыла усиливается, что способствует приращению интерференционной составляющей и полной подъемной силы модели при больших углах атаки.

8=«Ученые записки» № 4

105

Рис. 5

------ О--------(наплывы !, вариант + ПГО) — комбинация;

------- д ------— наплывы I, вариант (без ПГО) + ПГО (без наплывов);

-------X---------ПГО (без наплывов)

Возникновение интерференции между несущими элементами модели самолета приводит к изменению моментных характеристик (рис. 5). Величина приращений коэффициентов продольного момента Д Пго и А тг пго+н определялась аналогично приращениям коэффициентов подъемной силы при установке на модели различных несущих элементов. Видно, что взаимодействие ПГО и крыла обратной стреловидности вызывает приращение момента на кабрирование (А тг пго >0), создаваемого при установке на модели ПГО при малых и больших углах атаки.

Суммарная интерференция ПГО, наплывов и крыла практически не влияет на изменение моментных характеристик модели самолета в исследованном диапазоне углов атаки.

Рукопись поступила 4/У1 1986 г.