Исследования механики машущего крыла
Автор: Иван Алексеевич Амелюшкин
Соавторы: Кривопалова Е.В., Сутягина Е.Д.
Организация: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского
Разработка летательных аппаратов с машущим крылом представляет большой интерес. Преимущества таких аппаратов связаны со значительным снижением шума, высокой маневренностью и схожесть внешнего вида с объектами живой природы. Кроме того, маховые действия крыла приводят к изменению знака горизонтальной проекции аэродинамических сил при обтекании крыла, которая для самолета составляет около половины всего сопротивления обтеканию.
С целью управления процессами и предварительного проектирования летательных аппаратов с машущим крылом разработана модель аэродинамической тяги совершающего колебательные движения крыла, проведены параметрические исследования, показано влияние собственных частот колебаний нервюр на аэромеханическую тягу крыла при колебаниях лонжерона.
В расчетах предполагалось, что силы инерции и упругости значительно превосходят аэродинамические . На рис. 1 в центре показано влияние частоты собственных колебаний нервюр на величину силы тяги и амплитуду углов ψ. Создана экспериментальная установка, позволяющая определять коэффициенты тяги машущих крыльев при различных частотах, настраивать собственные частоты колебаний и подбирать форму в соответствии с задачами максимизации тяги.
Изгиб лонжерона в «локте» необходим для увеличения подъемной силы, вызванного приближением движения лонжерона плоскопараллельному для увеличения подъемной силы, кроме того, сгибание снижает моменты сил, возникающие на крыле большого удлинения, понижая нагрузки на силовые элементы и их вес, а уменьшается площадь проекции крыла на горизонтальную плоскость при замахе и увеличивается площадь при взмахе для создания подъемной силы при нулевой или малой скорости. При этом снижаются шум и вибрации центра масс во время маховых действий. Создана модель гибридного орнитоптера (рис.1, справа), которая проходит испытания. Разработаны конструкции адаптивных крыльев [1] для улучшения взлетно-посадочных характеристик летательных аппаратов.
