Аеродинамічні характеристики несучих систем літальних апаратів з співосними гвинтовими рушіями

Дисертацію присвячено розробці методики та розрахунку аеродинамічних характеристик несучих систем літальних апаратів з співосними гвинтовими рушіями. В роботі знаходить свій подальший розвиток метод дискретних вихорів з замкнутою вихровою рамкою як дискретною особливістю. Досліджено поля швидкостей, індуковані гвинтовими рушіями, вплив струменів від гвинтових рушіїв на аеродинамічні характеристики крила, мотогондоли, оперення в сліді. Досліджено вплив на моментні характеристики літака зміни режиму роботи гвинтових рушіїв, відхилення механізації крила, наближення до поверхні розділу, наявності ковзання.

Аеродинамічні характеристики несучого гвинта на критичних режимах обтікання

Удосконалено числовий метод визначення аеродинамічних характеристик несучого гвинта (НГ), побудований на основі нелінійної нестаціонарної вихрової лопатевої теорії. Розроблено модель локального за часом і простором зриву з передньої кромки окремих перерізів лопатей. Одержано можливість урахування нелінійних за кутом атаки та числом Маха аеродинамічних характеристик профілів лопаті. Розроблено універсальну концепцію побудови геометрії, кінематики та динаміки несучих поверхонь у математичній моделі НГ з шарнірним кріпленням лопатей, що дозволяє розширити межі проведення параметричних досліджень. Вивчено поведінку несучих гвинтів серійних вертольотів на критичних режимах їх обтікання, одержано якісну картину явищ, кількісні сумарні та розподілені аеродинамічні характеристики.

Вплив гвинтових рушаїв на аеродинамічні характеристики несучої системи літака

Розроблено метод розрахунку та одержано закономірності зміни аеродинамічних характеристик літаків з гвинтовими рушіями. Удосконалено метод дискретних вихорів з замкнутою вихровою рамкою як дискретною особливістю та панельний метод Моріно. Досліджено вплив струменів від гвинтових рушіїв на розподілені та сумарні аеродинамічні характеристики крила, а також дію на моментні характеристики літака зміни режиму роботи гвинтових рушіїв і відхилення механізації крила. Запропонований метод розрахунку рекомендовано використовувати у більш широкій області відхилень механізації крила та взаємного розташування крила й оперіння. Результати наукового дослідження впроваджено у Державному Авіаційному Науково-випробувальному Центрі (ДАНВЦ) та учбовий процес Харківського університету Повітряних Сил.

Математичне моделювання турбулентних примежових шарів та пристінних струменів

Розроблено математичну модель і чисельний скінченно-різницевий метод розрахунку стаціонарних нестисливих турбулентних пристінних струменів з урахуванням шорсткості та поперечної кривизни обтічної поверхні, наявності чи відсутності супутнього потоку, чи відсутності в супутньому потоці додатного або від'ємного градієнта тиску. Проведено обчислювальний експеримент з моделювання примежових шарів і пристінних струменів, в результаті чого уточнено методику задання граничних умов шляхом використання покращених кубічних сплайнів, з'ясовано значення модельних коефіцієнтів для дослідження видів течій, обгрунтовано переваги побудови неявного скінченно-різницевого методу 2-го порядку точності з сильними стабілізаційними властивостями, визначено діапазон використання розроблених математичної моделі і розрахункового методу. Численними порівняннями результатів тестових розрахунків з експериментальними даними продемонстровано спроможність розрахункового методу коректно відтворювати особливості розвитку досліджених турбулентних пристінних течій і враховувати вплив зазначених вище факторів адекватно до їх фізичної природи.

Математичні моделі взаємодії течії повітря з пружно закріпленою лопаттю та їх використання

Вивчено флатерні перетворювачі, принцип дії яких заснований на взаємодії пружно закріпленої лопаті з набігаючим потоком повітря. Розроблено математичні моделі перетворювачів з горизонтальним і вертикальним розташуванням лопатей. Досліджено коливання лопаті без навантаження та за умов підключеного навантаження, роль якого відігравав гідравлічний поршневий насос подвійної дії та електрична машина, що працює в генераторному режимі. Запропоновано засоби захисту флатерних перетворювачів від зруйнування. Отримано розрахункові формули, що дозволяють визначити характеристики - критичну швидкість флатера та частоту коливань лопаті. Виявлено вплив нестаціонарності повітряного потоку на основні характеристики пристроїв. Оцінено ефективність флатерних перетворювачів шляхом визначення коефіцієнта використання енергії вітру. Отримано залежності критичної швидкості флатера та частоти коливань крила від геометричних, жорсткісних і масових параметрів перетворювачів, надано рекомендації щодо визначення основних параметрів пристроїв.

Метод визначення нелініних аеродинамічних характеристик профіля зі струменевим закрилком

Сформульовано загальну постановку крайової задачі про обтікання реактивного тонкого профілю потенційним потоком нестисливого середовища. Побудовано інтегральне представлення розв'язків математичної моделі обтікання тонкого профілю з в'язкою струминою в потенційному потоці нестислової рідини. Удосконалено метод межових інтегральних рівнянь та досліджено аеродинамічні характеристики профілів з енергетичною механізацією. Впроваджено квадратурно-інтерполяційний метод розв'язку системи межових інтегральних рівнянь, адекватної крайовій задачі про обтікання тонкого профілю з в'язкою струминою потенційним потоком нестислового середовища. Розв'язано задачу зрощення в'язкої струмини з потенційним потоком зовнішнього обтікання. Уперше запропоновано аналітичну залежність імпульсу в'язкої струмини та щільності потенціала зовнішнього потоку ідеальної нестисливої рідини. Розроблено схему геометричної побудови форми струмини, що витікає з задньої кромки профілю без виконання постулату Чаплінга - Жуковського.

Метод розрахункового та експериментального визначення вигляду снаряда спеціального призначення із заданими аеродинамічними властивостями

Запропоновано технологію розробки некерованого неопереного літального апарату (снаряд) з максимальною щільністю компоновки, який обертається навколо своєї повздовжньої вісі. Розроблена технологія базується на загальних аеродинамічних підходах та уявленнях та передбачає числове моделювання різноманітних режимів просторового обтікання снаряда довільної форми з урахуванням оберту та процесії, тобто факторів вільного польоту літального апарата з метою визначення коефіцієнтів опору. Наведено методи та засоби верифікації результатів числового аеродинамічного експерименту за умов аеробалістичної траси. Створено методику визначення емпіричних залежностей, що мають використовуватися для проектування літальних апаратів малого розміру (снарядів) спеціальної та загальної форми. Відзначено, що запропонована технологія дає змогу розробляти малорозмірні аеробалістичні літальні апарати з пасивною траєкторією руху у повітрі з заданими аеродинамічними властивостями та дозволяє значно зменшити вартість та скоротити терміни проведення досліджень, а також розвинути уявлення про процеси обтікання об'єкта проектування завдяки частковій, або повній заміні натурних випробувань числовим аеродинамічним експериментом.

Методика розрахунку аеродинамічних характеристик і динаміки руху літального апарата у потоці ідеальної нестисливої рідини над екраном