Численное исследование особенностей обтекания вертолетных профилей в эксплуатационном диапазоне изменения углов атаки и чисел Маха


DOI: 10.34759/trd-2023-131-13

Авторы

Тарасов А. Л.

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», ул. Маршала Жукова, д. 1, Самарская область, Сызрань, 446007, Россия

e-mail: andreyt4884@mail.ru

Аннотация

В работе представлены результаты расчета распределенных и интегральных аэродинамических характеристик вертолетных профилей NACA0012, NACA23012, VR12 и HH02 в эксплуатационном диапазоне изменения углов атаки и чисел Маха, полученные методом численного моделирования на основе RANS. Моделирование обтекания вертолетных профилей проводились с учетом наличия ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое на их поверхности, наличия срывных явлений и сжимаемости потока. Расчеты проводились с использованием программного комплекса ANSYS Fluent. Полученные результаты удовлетворительно согласуются с данными известных экспериментальных исследований. Дано описание особенностей используемых для расчетов конечно-разностных сеток, граничных и начальных условий, модели турбулентности, настроек решателя. Распределенные аэродинамические характеристики профилей представлены в виде координатных диаграмм распределения коэффициента давления по их обводам. Интегральные аэродинамические характеристики профилей представлены в виде графических зависимостей и диаграмм. По результатам проведенных расчетов выявлены закономерности поведения распределенных и интегральных аэродинамических характеристик исследуемых профилей при изменении условий обтекания во всем возможном эксплуатационном диапазоне работы. Приведено сопоставление и сравнительный анализ характеристик исследуемых профилей, определяющих их аэродинамические совершенство. Результаты работы могут быть использованы при разработке вертолетных профилей, решении прямых и обратных задач оптимизации их форм, а также при проведении расчетов по определению аэродинамических характеристик профилей лопастей вертолетных винтов методами CFD во всем возможном эксплуатационном диапазоне их работы по углам атаки и числам Маха.

Ключевые слова:

вертолетный профиль, вычислительная аэродинамика, аэродинамические характеристики

Библиографический список

  1. Володко А.М. Основы летной эксплуатации вертолетов. Аэродинамика. — М.: Транспорт, — 1984. — 256 c.
  2. Аэромеханика: учебное пособие / под ред. А.И. Желанникова. — М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006. — 396 c.
  3. Джонсон У. Теория вертолета: пер. с англ. — М.: Мир, 1983. — 502 с.
  4. Никольский А.А. Оптимизация передних кромок вертолетных профилей // Ученые записки ЦАГИ. 2008. Т. XXXIX. № 4. C. 5–8.
  5. Анимица В.А., Головкин В.А., Никольский А.А. Аэродинамическое проектирование вертолетных профилей ЦАГИ // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. C. 26–37.
  6. Усачов А.Е., Исаев С.А., Сапунов О.А., Сустин С.А. Оптимизация обтекания толстых профилей для повышения их аэродинамических характеристик // Труды МАИ. 2023. № 129. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=173023.
    DOI: 10.34759/trd-2023-129-11
  7. Пархаев Е.С., Семенчиков Н.В. Некоторые вопросы оптимизации профиля крыла малоразмерного беспилотного летательного аппарата // Труды МАИ. 2015.
    № 80. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=56884
  8. Ивчин В.А., Судаков В.Г. Применение методов вычислительной аэродинамики (CFD) для исследования влияния отклонений пластины-триммера и хвостовой части профиля лопасти несущего винта на его аэродинамические характеристики // Научный вестник МГТУ ГА. 2010. № 151. C. 63–70.
  9. Тарасов А.Л. Управление отрывно-вихревой структурой обтекания маневренного самолета на больших углах атаки для улучшения его аэродинамических характеристик: дис. ... канд. техн. наук. Жуковский, 2016.
  10. Тарасов А.Л. Исследование аэродинамических характеристик профиля крыла вблизи поверхности земли с помощью программного комплекса ANSYS Fluent // Научный вестник МГТУ ГА. 2015. № 216. C. 135–140.
  11. Корнев С.В., Пименов И.А. Численное исследование поля скоростей за крылом при различном расположении горизонтального оперения по высоте // Труды МАИ. 2022. № 123. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=165488.
    DOI: 10.34759/trd-2022-123-07
  12. Игнаткин Ю.М., Константинов С.Г. Исследование аэродинамических характеристик профиля и законцовок лопасти несущего винта вертолета методами CFD // Труды МАИ. 2012. № 57. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=30874
  13. Головнев А.В., Котов И.А., Тарасов А.Л. Численное моделирование аэродинамической асимметрии и способ обеспечения боковой устойчивости маневренного самолета // Труды МАИ. 2015. № 82. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=58621
  14. Головнев А.В., Тарасов А.Л. Обеспечение боковой устойчивости маневренного самолета на больших углах атаки за счет дифференциального отклонения секций носков крыла // Труды МАИ. 2016. № 88. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=70414
  15. Анимица В.А., Головкин В.А., Никольский А.А. Аэродинамический профиль поперечного сечения несущей поверхности (варианты). Патент RU 2547475 С1. Бюл. № 10, 10.04.2015.
  16. Kania W., Stalewski W. Development of New Generation Main and Tail Rotor Blade Airfoils // 22nd ICAS Congress of International Council of the Aeronautical Sciences, United Kingdom, September 2000.
  17. Сназин А.А., Шевченко А.В., Панфилов Е.Б. Исследование локальной адаптации сетки конечных элементов в задаче обтекания тела сверхзвуковым потоком // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168165. DOI: 10.34759/trd-2022-125-06
  18. Корнев С.В., Артамонова Л.Г. Требования к расчетным сеткам для решения задач внешней дозвуковой аэродинамики летательных аппаратов // Труды МАИ. 2012. № 61. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35639
  19. Вождаев В.В. Численное моделирование ламинарно-турбулентного перехода на профиле крыла, выполненное в программном комплексе ANSYS CFX // САПР и графика. 2011. № 3. C. 66–67.
  20. Langtry R.B., Menter F.R. Transition Modeling for General CFD Applications in Aeronautics American // AIAA Paper, 2005. DOI: 10.2514/6.2005-522
  21. Анимица В.А., Вождаев Е.С., Головкин В.А., Никольский А.А. Лопасть винта. Патент RU 2123453 С1, 20.12.1998.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход