Некоторые проблемы аэродинамики микробеспилотных летательных аппаратов Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 629.73.015(075.8)

03. Носко НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ АЭРОДИНАМИКИ МИКРОБЕСППЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Термин “микро-беспилотный летательный аппарат” (микроБЛА) может ввести в некоторое заблуждение, если его интерпретировать буквально. Услышав его, можно подумать о миниатюрных моделях самолетов, но на самом деле это значительно меньший по размерам класс транспортных средств. Размеры этих транспортных средств, как показывают исследования, не превышают 150 мм, что на порядок меньше любого другого летательного аппарата.

МикроБЛА должен быть воздушным роботом с шестью степенями свободы, который благодаря своей подвижности мог бы доставлять полезную нагрузку в недоступные места и выполнять миссии, которые могут включать разведку и на, , , .

Использование малых чисел Рейнольдса влечет за собой существенные изменения в аэродинамике этих аппаратов, масштабы и скорости которых сравнимы с самыми маленькими птицами и самыми большими насекомыми. В то время как натуралисты серьезно изучали полет птиц и насекомого уже более чем полстолетия

, , ,

. , стрекозы не описаны средствами классической аэродинамики, которая “работает” с гораздо более высокими числами Рейнольдса.

С уменьшением размеров летательных аппаратов возникает необходимость создавать конструкции с высокими отношениями поверхности к объему. Сложность проектирования и производства микроБЛА состоит в том, чтобы достичь беспрецедентного доселе уровня интеграции всех компонентов системы. В ходе исследований были разработаны оригинальные аэродинамические схемы. Исходя из этого можно сделать вывод, что традиционный способ компоновки самолета вряд ли применим к микроБЛА.

УДК 629.735.35

..

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГЛИССИРОВАНИЯ ГИДРОСАМОЛЕТА ПО ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ

В большинстве современных исследований процесс глиссирования гидросамолета по свободной поверхности воды базируется на так называемой гипотезе «плоских сечений», с помощью которой многие известные авторы разработали методы расчета гидродинамических сил и моментов, действующих на днище лодки. Однако имеются существенные недостатки такого подхода, заключающиеся в ,

решении задачи о равномерном погружении клина плоскокилеватой формы без учета влияния возмущений свободной поверхности жидкости. Можно утверждать, что моделирование движения жидкости при глиссировании по ее поверхности гидросамолета является в этом случае весьма грубым. Таким образом, возникает необходимость разработки новой модели движения жидкости при глиссировании по ее поверхности гидросамолета. При этом должны быть учтены следующие факторы:

1) неизвестность и переменность формы границы жидкости;

2) произвольность закона движения погружающегося клина;

3) ;

4) влияние возмущений свободной поверхности жидкости и брызговых струй на закон погружения клина;

5) -.

Некоторые уточнения должны быть осуществлены и при выборе модели са-. , -нии гидросамолёта определяется главным образом массово-инерционными силами. Действительно, СИЛЫ ВЯЗКОСТИ проявляются при умеренных значениях чисел Я-е только при больших градиентах скорости. При увеличении значений Яе (Яе ^ го) вообще осуществляется предельный переход от водной жидкости к идеальной. Однако при Яе ^ го в уравнен иях Навье-Стокса, описывающих движение жидкости, теряется старшая производная, т.е. некоторая характеристика течения. В связи с этим характер течения идеальной жидкости необходимо дополнить некоторыми свойствами проявления вязкости. Это можно осуществлять путём задания условий Чаплыгина-Жуковского о конечности давлений или скорости в местах отрыва ( , ).