Расчётно-экспериментальные исследования скоростных крыльев перспективных магистральных самолётов

Авторы

Болсуновский А. Л.^*, Бузоверя Н. П., Скоморохов С. И.^**, Чернышёв И. Л.^***

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: bolsun@progtech.ru
**e-mail: skomorohov@tsagi.ru
***e-mail: ivan.chernyshev@tsagi.ru

Аннотация

Дано описание методики аэродинамического проектирования и результатов экспериментальных исследований двух скоростных крыльев тематических моделей дальнемагистральных самолётов (ДМС). Рассматривались два значения крейсерского числа Маха: достаточно освоенное в мировой практике М=0.85 и околозвуковое М=0.9. Крылья проектировались при помощи разработанной авторами методики аэродинамического проектирования, использующей прямые и обратные методы вычислительной аэродинамики, а также оптимизационные процедуры. Проектирование осуществляется в три этапа. На первом этапе выбирается начальная геометрия крыла по имеющимся данным от прототипов. На втором этапе она модифицируется путём решения обратной задачи с заданным благоприятным распределением давления на основном крейсерском режиме полёта. Заданное распределение давления выбирается проектировщиком так, чтобы минимизировать волновое (ослабить или даже ликвидировать скачки уплотнения), профильное (ослабить сильные градиенты давления и устранить отрывы) и индуктивное (обеспечить близкое к эллиптическому распределение нагрузки по размаху) сопротивление. Наконец, на третьем этапе включается процедура многорежимной оптимизации. Как и при проектировании предыдущих крыльев применялась трёхэтапная процедура аэродинамического проектирования [1], состоящая из этапа начального выбора геометрии, этапа решения обратной задачи и этапа многорежимной оптимизации. Испытания моделей проводились в большой трансзвуковой аэродинамической трубе (АДТ) ЦАГИ Т-106М. Показано, что разработанные крылья действительно обеспечивают достижение заданных крейсерских чисел Маха М=0.85 и М=0.9, соответственно, и могут быть рекомендованы для проработки компоновки перспективных дальнемагистральных самолётов.

Ключевые слова

аэродинамическое проектирование, скоростное крыло, дальнемагистральный самолёт, экспериментальные исследования модели самолета в аэродинамической трубе

Библиографический список

1. Болсуновский А.Л., Бузоверя Н.П., Карась О.В., Ковалёв В.Е. Развитие методов аэродинамического проектирования крейсерской компоновки дозвуковых самолётов // XIII Школа-семинар «Аэродинамика летательных аппаратов», (п. Володарского, 28 февраля-01 марта 2002 г.). – Жуковский: Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е. Жуковского, 2002. С. 20.

2. Building to fly // Flight International Supplement, 20-26 May 2003, available at: https://www.flightglobal.com/assets/getasset.aspx?itemid=9423

3. Obert E. Aerodynamic design of transport aircraft, Delft University Press, IOS Press, 2009, 656 p.

4. Norris G., Wagner M. Boeing 787 Dreamliner, Zenith Press, Minneapolis, 2009, 160 p.

5. George F. Aviation Week evaluates Boeing 787 // Aviation Week & Space Technology, Dec. 10 2012, no. 44, available at: https://cloud.mail.ru/public/KNFz/FAaRy8Npd/Aviation%20Week%20%26%20Space%20Technology%20(N.44)%2010%20December%202012.pdf

6. Torenbeek E. Advanced Aircraft Design: Conceptual Design, Technology and Optimization of Subsonic Civil Airplanes, John Wiley and Sons, Chichester, 2013, 436 p.

7. George F. Flying The A350: Airbus’s Most Technologically Advanced Airliner, Aviation Week & Space Technology, May 22, 2015, available at: http://aviationweek.com/commercial-aviation/flying-a350-airbus-s-most-technologically-advanced-airliner

8. Бюшгенс Г.С. Аэродинамика и динамика полёта магистральных самолётов. Москва-Пекин: Изд-во ЦАГИ-Авиа-изд-во КНР, 1995. – 772 c.

9. Rossow C.C., Hoheisel H. Numerical study of interference effects of wing-mounted advanced engine concepts // 19th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 18.-28.9.1994, Anaheim, California, USA, ICAS-94-6.4.1, pp. 1272 – 1282.

10. Berry D.L. The Boeing-777 engine/aircraft integration aerodynamic design process // 19th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 18.-28.9.1994, Anaheim, California, USA, ICAS‑94‑6.4.4. pp. 1305 – 1320.

11. Осовский А.Е., Свириденко Ю.Н. Расчёт влияния мотогондолы на обтекание крыла трансзвуковым потоком // Учёные записки ЦАГИ. 1989. Т. XX. № 1. С. 103 – 107.

12. Скоморохов С.И., Теперин Л.Л. Об аэродинамическом согласовании крыла с мотогондолой // Учёные записки ЦАГИ. 1990. Т.XXI. № 1. С. 82 – 88.

13. Комаров В.А., Кузнецов А.С., Лаптева М.Ю. Оценка эффекта учета деформаций крыла на ранних стадиях проектирования // Труды МАИ. 2011. № 43. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24759

14. Болсуновский А.Л., Баринов В.А., Бузоверя Н.П., Скоморохов С.И., Чернавских Ю.Н. Проектирование аэродинамической компоновки пассажирских и транспортных самолётов // Полет. 2008. Юбилейный выпуск. С. 16 – 23.

15. 15 Болсуновский А.Л., Бузоверя Н.П., Скоморохов С.И., Чернышёв И.Л Крылья малой стреловидности для больших скоростей полёта // Полет. 2013. № 3. С. 16 – 26.

16. Баринов В.А. Расчет коэффициентов сопротивления и аэродинамического качества дозвуковых пассажирских и транспортных самолетов. Труды ЦАГИ. Вып. № 2205. – Жуковский: Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского, 1983. – 48 c.

17. Goodmanson L.T. Transonic transport developments // Proceedings of the 12th Anglo-American Aeronautical Conference, Calgary, 7-9 July 1971, vol. 8, pp. 16.

18. Haines A.B. The aerodynamic design of the wing-fuselage for a near-sonic transport – early thoughts and results revisited // 40th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 14 – 17 January 2002, Reno, NV, U.S.A., AIAA paper 2002-0517, 2002, pp. 8.

19. Williams B. Advanced technology transport configuration // Journal of Aircraft, 1973, vol. 10, no. 6, pp. 323 – 333.

20. Kulfan B.M. Aerodynamic of sonic flight // Research & Enabling Technology Boeing Commercial Airplanes, 2006, available at: http://brendakulfan.com/docs/tas3.pdf

21. Jameson A. An investigation of the attainable efficiency of flight at Mach One or just beyond // 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Aerospace Sciences Meetings, AIAA paper 2007-37, available at: http://aero-comlab.stanford.edu/Papers/reno-machone-xlong.pdf

Скачать статью