Найсуттєвіший вплив на аеродинамічні характеристики оперення проявляє відхилення механізації крила (схематизованого закрилка) (рис. 10), що підтверджується аналізом поля індуктивних швидкостей в районі оперення. Зміна моментних характеристик несучої системи може бути особливо небезпечною на злітно-посадочних режимах, коли механізація крила відхилена і гвинтові рушії працюють на максимальному режимі.
Рис. 10 Залежність відносної величини зміни коефіціента моменту тангажу горизонтального оперення від кута відхилення механізації
Досліджено ефективність таких засобів по зменшенню неоднозначності впливу струменів від гвинтових рушіїв на аеродинамічні характеристики горизонтального оперення, як:
- винос горизонтального оперення з зони впливу струменя від гвинтового рушія за рахунок надання йому кута поперечного V;
- вертикальний винос горизонтального оперення з зони впливу струменя від гвинтового рушія;
- використання асиметричного горизонтального оперення;
- використання нетрадиційного горизонтального оперення типу “метелик”.
Встановлено, що надання кута поперечного V горизонтальному оперенню, як і асіметричність, виявляє сприятливий вплив, однак не виключає повністю вплив роботи гвинтових рушіїв на аеродинамічні характеристики оперення. Винесення горизонтального оперення по вертикалі здатне повністю виключити вплив струменів від гвинтових рушіїв. Найбільш компромісним варіантом може виявитися використання схеми з оперенням типу “метелик”.
ВИСНОВКИ
- Проведено аналіз існуючих методів визначення аеродинамічних характеристик несучих систем з гвинтовими рушіями. Розроблено розрахункову методику визначення аеродинамічних характеристик несучих систем з співосними гвинтовими рушіями, що базується на модифікованому методі дискретних вихорів з замкнутою вихровою рамкою як дискретною особливістю, і має ряд переваг:
- низькі, порівняно з експериментальними методами, матеріально-календарні витрати;
- можливість дослідження, на відзнаку від полуемпіричних залежностей, принципово нових аеродинамічних схем;
- дозволяє, на відзнаку від розрахункових методів, основаних на рішенні рівнянь Навье-Стокса або рівнянь Эйлера, оперативно досліджувати нестаціонарні характеристики складних просторових несучих систем з гвинтовими рушіями.
- Використання поляри профілю II роду для уточнення моделі нев`язкого газу та панельного методу Марино для моделювання мотогондоли дозволяє задовільно будувати серійні діаграми повітряних ґвинтів.
- Доведено необхідність раціонального вибору параметрів дискретизації, тому проведення методичних досліджень для вибору ціх параметрів обов'язково.
- Проаналізовано поля швидкостей, індуковані гвинтовими рушіями з різними геометричними параметрами, що дозволило зробити висновки про суттєву нестаціонарність потоку за дволопатевим гвинтовим рушієм, високий ступінь закрутки потоку за шестилопатевим однорядним гвинтовим рушієм, практично відсутню закрутку та незначний ступінь нестаціонарності потоку за співосним гвинтовим рушієм.
- При дослідженні несучих систем з однорядними і співосними гвинтовими рушіями виявлено ряд закономірностей:
- вплив режиму роботи гвинтових рушіїв на аеродинамічні характеристики крила і, здебільшого, на аеродинамічні характеристики горизонтального оперення в сліді, носить нелінійний нестаціонарний характер;
- зміна режиму роботи гвинтових рушіїв, наближення несучої системи літака до поверхні розділу, відхилення механізації крила призводить до істотної зміни аеродинамічних характеристик горизонтального оперення і, як можливий наслідок, до розбалансування літака;
- характер зміни аеродинамічних характеристик крила та горизонтального оперення, що обдувається однорядними та співосними гвинтовими рушіями відрізняється, що пов'язано з різним профілем швидкості та сильною закруткою потоку в струмені за однорядними, малою закруткою в струмені за співосними гвинтовими рушіями.
7. Проведені параметричні дослідження по вибору раціонального місця розташування і геометричних параметрів горизонтального оперення для зменшення негативного впливу режиму роботи гвинтових рушіїв на моментні характеристики несучих систем літаків з гвинтовими рушіями дозволяють зменшити матеріальні витрати та терміни одержання необхідної інформації як при проектуванні нових, так і для поліпшення аеродинамічних характеристик існуючих несучих систем літаків з гвинтовими рушіями.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
- Украинец Е.А. Исследования по методике расчета нелинейных нестационарных характеристик несущих систем летательных аппаратов с соосными винтовыми движителями // Вестник Харьковского Государственного Политехнического Университета: Сборник научных трудов. -Харьков: ХГПУ, 1998. -Выпуск 14. - С. 66-69.
- Калкаманов С.А., Миргород Ю.И., Украинец Е.А. Моделирование на ЭВМ обтекания самолета с учетом работы воздушных винтов // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: Сборник научных трудов ХАИ. - Харьков: ХАИ, 1998. - Выпуск 1. - С. 160-164.
- Миргород Ю.І., Українець Є.О. Математична модель обтікання несучих поверхонь потоком від гвинтових рушіїв // Збірник наукових праць. - Харків: ХІЛ ВПС, 1997. - Випуск 1. - С. 143-148.
- Миргород Ю.І., Українець Є.О. Дослідження розбалансування літака при зміні режиму роботи гвинтових рушіїв // Збірник наукових праць. -Харків: ХІЛ ВПС, 1998. -Випуск 2. - С. 48-52.
- Миргород Ю.І., Українець Є.О. Дослідження засобів боротьби з розбалансуванням літака при зміні режиму роботи гвинтових рушіїв // Збірник наукових праць. - Харків: ХІЛ ВПС, 1998. - Випуск 2. - С. 53-56.
- Миргород Ю.І., Калкаманов С.А., Українець Є.О. Дослідження впливу кількості лопатей на ступінь нестаціонарності струменя за гвинтовим рушієм // Збірник наукових праць. - Харків: ХІЛ ВПС, 1998. - Випуск 2. - С. 44-47.
- Калкаманов С.А., Миргород Ю.И., Украинец Е.А. Математическая модель обтекания винтовентиляторов дозвуковым потоком сжимаемого газа // Труды международной научно-технической конференции: “Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования” - Харьков: Институт проблем машиностроения, 1997. - С. 223-227.
АНОТАЦІЯ
Українець Є.О. Аеродинамічні характеристики несучих систем літальних апаратів з співосними гвинтовими рушіями.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.07.01 - Аеродинаміка та газодинаміка літальних апаратів. Київський міжнародний університет цивільної авіації, Київ, 1999.
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. Основні результати роботи впроваджені в промисловості та в учбових процесах.
Ключові слова: математичне моделювання, співосний гвинтовий рушій, однорядний гвинтовий рушій, несуча система літального апарату, серійна діаграма, проектування.
Украинец Е.А. Аэродинамические характеристики несущих систем летательных аппаратов с соосными винтовыми движителями.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.01 - Аэродинамика и газодинамика летательных аппаратов. Киевский международный университет гражданской авиации, Киев, 1999.
Диссертация посвящена разработке методики расчета аэродинамических характеристик несущих летательных аппаратов с соосными винтовыми движителями. В работе развивается метод дискретных вихрей с замкнутой вихревой рамкой в качестве дискретной особенности. Исследованы поля скоростей, индуцируемые винтовыми движителями, влияние струй от винтовых движителей на аэродинамические характеристики крыла, мотогондолы, оперения в следе. Исследовано влияние на моментные характеристики самолета изменения режима работы винтовых движителей, отклонения механизации крыла, приближения к поверхности раздела, наличия скольжения. Основные результаты работы внедрены в промышленности и учебных процессах.
Ключевые слова: математическое моделирование, соосный винтовой движитель, однорядный винтовой движитель, несущая система летательного аппарата, проектирование.
Ukrainez Je. A. The aerodynamic characteristics of coaxial rotor flying vehicles carrying system.
Dissertation on competition of a scientific degree the candidat of engieneering sciens on a specialty 05.07.01 - The aerodynamics and dynamics of gases of flight vehicles. Kharkov institute of pilots Ukrainian air forces, Kharkov, 1998.
The dissertation is devoted to development of calculation technique of the aerodynamic characteristics of coaxial screw flying vehicles. The discrete vortex method with the closed vertical frame as a discrete feature is developed at this work. The velocity fields induced of screw currents, induced by screw on aerodynamic characteristics of wing, engine nacelles, empennage are investigated. The influences of engine operational mode changes, deviation of wing mechanization, approach to separation surfaces, presence of sliding on aircraft momentum characteristics are investigated. The main results of investigation are introduced in industry and in the educational process.
Key words: mathematical modeling, coaxial screw, single screw, aircraft carrying system, and designing.
| 
