Подход к определению рациональной формы носовой части сверхзвукового самолета с использованием методов математического моделирования
Автор: Серебрянский Сергей Алексеевич, Барабанов Александр Владимирович
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 3 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
На начальных этапах проектирования сверхзвукового самолёта проводится численное моделирование процесса обтекания предполагаемых аэродинамических форм. Это позволяет существенно сократить временные и финансовые затраты на натурные испытания. При моделировании возможно получение всех параметров процесса, в ходе эксперимента получают только некоторые его значения. Это становится особенно актуальным для моделирования условий полёта сверхзвукового самолёта. В рамках данной работы показан комплексный подход к решению вопроса обеспечения заданных аэродинамических характеристик самолета, требующихся для реализации крейсерского сверхзвукового полета при M~1,5. В статье проведен анализ предлагаемых методов оценки аэродинамических характеристик (АДХ) составных частей самолета в ходе оптимизации их геометрических параметров с целью достижения минимального вклада в АДХ. В работе представлен алгоритм формирования носовой части самолета минимального аэродинамического сопротивления, а также произведен выбор критериев оценки АДХ носовой части самолета как элемента планера, имеющего существенный вклад в АДХ самолета в целом при скорости полета M>1. Результаты данных исследований могут быть использованы на ранних этапах проектирования, это приведёт к сокращению сроков формирования математической модели поверхности перспективного летательного аппарата (ЛА).
Аэродинамическое сопротивление, аэродинамические характеристики, рациональные параметры, носовая часть самолета, методы математического моделирования, оптимизация
Короткий адрес: https://sciup.org/147233482
IDR: 147233482 | УДК: 629.7.012 | DOI: 10.14529/engin200303
An approach to determining the rational shape of the nose of a supersonic aircraft using mathematical modeling methods
At the initial stages of designing a supersonic aircraft, numerical modeling of the flow process of the assumed aerodynamic forms is performed. This allows you to significantly reduce the time and financial costs of field testing. When modeling, you can get all the parameters of the process, but only some of its values are obtained during the experiment. This becomes especially relevant for modeling the flight conditions of a supersonic aircraft. This paper shows a comprehensive approach to solving the problem of providing the specified aerodynamic characteristics of the aircraft required for cruising supersonic flight at M ~ 1.5. The article analyzes the proposed methods for evaluating the aerodynamic characteristics (ADC) of aircraft components in the course of optimizing their geometric parameters in order to achieve a minimum contribution to the ADC. The paper presents an algorithm for forming the nose of the aircraft with minimal aerodynamic drag, and also selects criteria for evaluating the ADC of the nose of the aircraft as an element of the airframe that has a significant contribution to the ADC of the aircraft as a whole at a flight speed of M > 1. The results of these studies can be used at the early stages of design, this will reduce the time for forming a mathematical model of the surface of a promising aircraft (LA).
Список литературы Подход к определению рациональной формы носовой части сверхзвукового самолета с использованием методов математического моделирования
- Барабанов, А.В. Алгоритм формирования рационального геометрического облика радио-прозрачного обтекателя носовой радиолокационной станции самолета / А.В. Барабанов, С.А. Серебрянский // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2020. – № 1.
- Артамонова, Л.Г. Поверочный расчет аэродинамических характеристик самолета / Л.Г. Артамонова, А.В. Кузнецов, Н.Н. Песецкая. – М.: МАИ, 2010. – С. 10–140.
- Вентцель, Е.С. Исследование операций / Е.С. Вентцель. – 2-е изд. – М.: Наука, 1988 г.
- Serebryanskii, S.A. To the Question of Optimizing Product Life Cycle STAGES / S.A. Serebryanskii, A.V. Barabanov // Proceedings of 2019 12th International Conference «Management of Large-Scale System Development», MLSD. DOI: 10.1109/MLSD.2019.8911045
- Колесников, Г.А. Аэродинамика летательных аппаратов / Г.А. Колесников, В.К. Марков, А.А. Михайлюк. – М.: Машиностроение, 1993. – С. 300–501.
- Бюшгенс, Г.С. Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов / Г.С. Бюшгенс. – М.: Физматлит, 1998. – 817 с.
- Внедрение цифровых двойников как одно из ключевых направлений цифровизации производства / Н.В. Курганова, М.А. Филин, Д.С. Черняев и др. // ISSN. – 2019. – № 5.
- Strelets, D.Y. A digital approach to aircraft product lifecycle management / D.Y. Strelets, S.A. Serebryanskii, M.V. Skurin // Proceedings of 2019 12th International Conference «Management of Large-Scale System Development», MLSD. – 2019. DOI: 10.1109/MLSD.2019.8911020
- Студенников, Е.С. Моделирование процессов аэрогазодинамики элементов конструкции сверхзвукового летательного аппарата / Е.С. Студенников // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2019. – № 7.
- ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры (с Изменением № 1). – М.: Изд-во стандартов, 1982. – 181 с.
- Куликов, Д.Д. Создание параметрической модели детали в среде CAD-системы / Д.Д. Куликов, В.С. Бабанин // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. – 2011. – № 4(74). – С. 167–169.
- Yu, Tzu-Yi. Geometry Modeling and Grid Generation Using 3D NURBS Control Volume / Tzu-Yi Yu, Bharat K. Soni, Ming-Hsin Shih // NASA. Lewis Research Center, Surface Modeling, Grid Generation, and Related Issues in Computational Fluid Dynamic (CFD) Solutions. – 1995. – P. 491–503.
- Голубев, А.Г. Моделирование сверхзвукового обтекания затупленного конуса в пакете ANSYS Fluent с использованием двух различных способов построения расчетной сетки / А.Г. Голубев, О.И. Ремизова // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2018. – № 11.
- Суржиков, С.Т. Метод расчета сверхзвукового обтекания сферы на основе AUSM конечно-разностных схем / С.Т. Суржиков // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. – 2005. – № 3 (60). – С. 7–34.
- Батурин, О.В. Расчет течений жидкости и газа с помощью универсального программного комплекса FLUENT / О.В. Батурин, Н.В. Батурин, В.Н. Матвеев. – Самара: СГАУ. – 2009. – С. 10–152.
- Постановление правительства РФ от 16 ноября 2015 года № 1236 «Об установлении запрета на допуск иностранного программного обеспечения при закупках для государственных и муниципальных нужд» // Собрание законодательства Российской Федерации от 23.11.2015 г. № 47. Ст. 6600.
- Копорушкин, П.А. Алгоритм расчета параметризованных геометрических объектов / П.А. Копорушкин, А.С. Партин // Электронный журнал «Исследовано в России». – 2004. – № 7. – С. 184–197.
- Барабанов, А.В. Разработка методики выбора рациональных геометрических параметров носового обтекателя БРЛС малозаметного сверхзвукового самолета / А.В. Барабанов // Гагаринские чтения МАИ (НИУ). – 2018 – С. 34.__
- МАК, «Авиационные правила, часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории (АП-25)», – 5-е изд. с поправками 1–8, 2015 г.
- Барабанов, А.В. Обеспечение максимальных функциональных свойств антенны БРЛС за счёт рационального формообразования обтекателя / А.В. Барабанов // Гагаринские чтения, МАИ (НИУ). – 2020. – С. 49.
