Экспериментальное определение аэродинамических характеристик модели компоновки фюзеляжа с внешним контейнером
- Авторы: Гончаренко Р.С.1, Чванов А.А.1, Фролов В.А.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет имени С.П. Королева
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 333-334
- Раздел: Теоретическая и прикладная механика
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/421806
- ID: 421806
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. В качестве самолета-прототипа выбран ВМ-Т «Атлант». Его проектировали для транспортировки на космодром Байконур топлива и агрегатов ракетно-космических комплексов. Позже была выпущена модификация самолета Ан-224 «Мрия», созданная для таких же целей, как и ВМ-Т «Атлант». На сегодняшний день актуальными являются перевозки самолетами крупных грузов на внешней подвеске. Представляет интерес исследование влияния диаметра и высоты контейнера на интерференцию в компоновке.
Цель — экспериментально выявить закономерность изменения интерференции в зависимости от диаметра топливного бака и высоты расположения относительно фюзеляжа.
Методы. Для определения аэродинамических характеристик исследуемой системы тел использовался экспериментальный тензометрический метод измерения сил, действующих на модель.
Для эксперимента разработаны модели трех контейнеров и четырех пилонов с изменяющимися параметрами. Исследуемая модель выполнена на токарном станке, для этого реализована 3D модель в программе «Компас 3D», пример сборки представлен на рис. 1. Все опыты проведены в аэродинамической трубе Т-3 Самарского университета [1, 2]. Эксперименты проводились для изолированного фюзеляжа и контейнеров всех диаметров, а также для всех вариантов сборки. Диапазон углов атаки был следующим: от –6° до 6° с шагом 1°.
Рис. 1. Пример сборки исследуемой модели
Результаты. После обработки экспериментальных данных получены зависимости коэффициента подъемной силы и коэффициента лобового сопротивления от угла атаки для сборок с изменяющимися геометрическими параметрами.
На основании полученных графиков найдены производные коэффициента подъемной силы по углу атаки для всех исследуемых сборок. Коэффициент интерференции K найден по следующей формуле:
,
где — производные коэффициента подъемной силы по углу атаки для компоновки, изолированного фюзеляжа и изолированного контейнера соответственно;
Результаты приведены на рис. 2 и 3, на которых введены обозначения:
d΄ — отношение диаметра контейнера к диаметру фюзеляжа; h΄ — отношение высоты пилона к диаметру фюзеляжа.
На основании полученных графиков найдены производные коэффициента подъёмной силы по углу атаки для всех исследуемых сборок.
Рис. 2. Зависимость коэффициента интерференции от отношения диаметра контейнера к диаметру фюзеляжа
Рис. 3. Зависимость коэффициента интерференции от отношения высоты пилона к диаметру фюзеляжа
Выводы. В результате исследования выявлено, что наилучшими относительными геометрическими характеристиками являются соотношение высоты контейнера над фюзеляжем к диаметру фюзеляжа h΄ = 0,571 и отношение диаметра контейнера к диаметру фюзеляжа d΄ = 0,857, что позволяет получить максимальное значение производной коэффициента подъемной силы по углу атаки при примерно одинаковом значении коэффициента лобового сопротивления.
Полный текст
Обоснование. В качестве самолета-прототипа выбран ВМ-Т «Атлант». Его проектировали для транспортировки на космодром Байконур топлива и агрегатов ракетно-космических комплексов. Позже была выпущена модификация самолета Ан-224 «Мрия», созданная для таких же целей, как и ВМ-Т «Атлант». На сегодняшний день актуальными являются перевозки самолетами крупных грузов на внешней подвеске. Представляет интерес исследование влияния диаметра и высоты контейнера на интерференцию в компоновке.
Цель — экспериментально выявить закономерность изменения интерференции в зависимости от диаметра топливного бака и высоты расположения относительно фюзеляжа.
Методы. Для определения аэродинамических характеристик исследуемой системы тел использовался экспериментальный тензометрический метод измерения сил, действующих на модель.
Для эксперимента разработаны модели трех контейнеров и четырех пилонов с изменяющимися параметрами. Исследуемая модель выполнена на токарном станке, для этого реализована 3D модель в программе «Компас 3D», пример сборки представлен на рис. 1. Все опыты проведены в аэродинамической трубе Т-3 Самарского университета [1, 2]. Эксперименты проводились для изолированного фюзеляжа и контейнеров всех диаметров, а также для всех вариантов сборки. Диапазон углов атаки был следующим: от –6° до 6° с шагом 1°.
Рис. 1. Пример сборки исследуемой модели
Результаты. После обработки экспериментальных данных получены зависимости коэффициента подъемной силы и коэффициента лобового сопротивления от угла атаки для сборок с изменяющимися геометрическими параметрами.
На основании полученных графиков найдены производные коэффициента подъемной силы по углу атаки для всех исследуемых сборок. Коэффициент интерференции K найден по следующей формуле:
,
где — производные коэффициента подъемной силы по углу атаки для компоновки, изолированного фюзеляжа и изолированного контейнера соответственно;
Результаты приведены на рис. 2 и 3, на которых введены обозначения:
d΄ — отношение диаметра контейнера к диаметру фюзеляжа; h΄ — отношение высоты пилона к диаметру фюзеляжа.
На основании полученных графиков найдены производные коэффициента подъёмной силы по углу атаки для всех исследуемых сборок.
Рис. 2. Зависимость коэффициента интерференции от отношения диаметра контейнера к диаметру фюзеляжа
Рис. 3. Зависимость коэффициента интерференции от отношения высоты пилона к диаметру фюзеляжа
Выводы. В результате исследования выявлено, что наилучшими относительными геометрическими характеристиками являются соотношение высоты контейнера над фюзеляжем к диаметру фюзеляжа h΄ = 0,571 и отношение диаметра контейнера к диаметру фюзеляжа d΄ = 0,857, что позволяет получить максимальное значение производной коэффициента подъемной силы по углу атаки при примерно одинаковом значении коэффициента лобового сопротивления.
Об авторах
Руслана Сергеевна Гончаренко
Самарский национальный исследовательский университет имени С.П. Королева
Автор, ответственный за переписку.
Email: ruslana.2002@yandex.ru
Александр Андреевич Чванов
Самарский национальный исследовательский университет имени С.П. Королева
Email: alex_ats74@mail.ru
Владимир Алексеевич Фролов
Самарский национальный исследовательский университет имени С.П. Королева
Email: frolov_va@ssau.ru
Список литературы
- Комаров В.А., Тарасов В.В. Вузовская учебно-исследовательская аэродинамическая труба // Общероссийский научно-технический журнал «Полет». 2006. № 10. С. 23–40.
- Назаров Д.В., Никитин А.Н., Тарасова Е.В. Экспериментальная аэродинамика. Самара: Изд-во Самарского университета, 2020. 176 с.
Дополнительные файлы
