Разработка алгоритма анализа особенностей распространения реактивных струй при взрыв пневматика в нише шасси

Автором предложена методика определения воздействия реактивных струй, возникающих при разрыве шины, разработанная на основе численных расчетных исследований и включающая в себя этапы:

• 1.    Определение поражающих факторов, воздействующих на элементы ниши шасси

• 2.    Построение трехмерных моделей для определения критических систем и их компонентов, попадающих в зоны возможного воздействия струи и влияющих на безопасную эксплуатацию самолета.

• 3.    Определение параметров газа внутри шин и в нише шасси для заданных расчетных случаев.

• 4.    Проведение расчетных исследований с целью определения параметров взаимодействия реактивной струи с элементами ниши шасси.

• 5.    Анализ по результатам расчетных исследований последствий воздействия струи на работоспособность функциональных систем и на безопасную эксплуатацию самолета, определение возможных критических ситуаций.

• 6.    Проведение мероприятий по обеспечению безопасности в случае возможного разрушения шин, заключающихся в уточнении компоновки компонентов систем с целью исключения критических ситуаций, проведении (при необходимости) расчетных оценок нагруженности компонентов систем, подверженных воздействию струи и организация их конструктивной защиты. Течение, возникающее при разрушении шины, является трехмерным, вязким и турбулентным, состоящим из дозвуковых и

• сверхзвуковых зон, взаимодействующих как с твердыми стенками, так и с отраженными течениями. Поэтому в расчетных исследованиях с использованием инструментов вычислительной газовой динамики важное значение имеет выбор модели турбулентности. Проведенные различными авторами исследования показали, что картины течения, возникающие при взаимодействии струи и преграды, полученные экспериментально и численно, совпадают качественно и имеют хорошую количественную сходимость в случае моделирования трехмерного течения вязкого газа с применением модели переноса касательных напряжений - «SST κ-ω модели» (SST - Shear-Stress Transport). Примеры результатов параметрических расчетных исследований распространения реактивных струй при разрыве шины в нише шасси, выполненных автором для типовых параметров шин пассажирских самолетов. Пример картины течения и распределения давления по преграде при угле встречи струи с преградой 60 градусов представлен на рис. 3. На основании полученных данных может проводиться анализ нагружения элементов ниши шасси с целью выдачи исходных данных для расчета на прочность и выдачи рекомендаций по проектированию ниши шасси.

С целью верификации расчетных исследований было проведено их сравнение с данными, полученными различными авторами. На рис. 4 наблюдается хорошая сходимость при сравнении результатов (по максимальной величине давления на преграде при разном расстоянии до преграды) численного расчета с экспериментальными данными, представленными. Качественное сравнение полученных расчетных картин течения с результатами, полученными в ЦАГИ, показало правильное отображение по результатам расчетов сложной структуры течения при натекании струи как по нормали к преграде, так и под углом к преграде.

Разработана методика и составлен алгоритм расчетного анализа воздействия реактивных струй, возникающих при разрыве шины, на элементы конструкции и агрегаты систем в нише шасси.

По результатам численного исследования выявлены особенности течения, возникающего при взаимодействии сверхзвуковой струи с преградой.

Проведены параметрические расчеты и получены зависимости давления от времени, от расстояния между отверстием разрыва и преградой, от угла встречи струи с преградой.

Показано, что результаты численного исследования удовлетворительно согласуются с имеющимися экспериментальными данными.