Расчетные исследования легкой транспортной платформы
Автор: Витали Валентинович Губски
Соавторы: В.С. Замараев, О.В. Павленко, В.И. Черноусов
Организация: ФАУ "ЦАГИ"
Проведены исследования легкой транспортной платформы вертикального взлета и посадки для грузопассажирских перевозок на короткие расстояния, особенностью которой является несущий корпус с использованием турбовентиляторного движителя с винтами в кольцевых каналах-мотогондолах в качестве силовой установки для обеспечения меньшего уровня шума и повышения безопасности вертикального взлета-посадки.
На основе проведенного анализа сформулированы основные технические требования: полезная нагрузка размещенная внутри корпуса массой до 1000кг, дальность до 1000 км. Скорость полета 450-500км/ч.
Расчет течения выполнен в диапазоне углов атаки α = -8° ÷ 30° при числе Маха M = 0.38 (V=450 км/ч) на высоте полета 3000 м. В качестве крейсерского угла атаки выбран αкр = 7° ÷ 8°, однако фюзеляж работает как крыло малого удлинения и его несущие способности сохраняются до углов атаки αкр > 30°, что способствует улучшению безопасности полета.
Расчеты обтекания потоком вязкого газа выполнены в программе, основанной на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Использована разновидность модели турбулентности «Realizable» с улучшенным моделированием параметров турбулентности вблизи стенки и учетом влияния градиента давления.
При крейсерском угле атаки несущие способности фюзеляжа достигают 70-80% общего веса летательного аппарата. Также выявлены условия обтекания стыка фюзеляжа и мотогондолы, которые увеличивают сопротивление платформы.
Далее проведены численные исследования для мотогондолы и получены расчетные зависимости подъемной силы и силы сопротивления на крейсерских режимам, а также распределенные характеристики: давление, число Маха, турбулентность и др. (см.рис.1).
Проведенная расчётная оценка изменения тяги при фиксированных оборотах винта, показывает что, тяга снижается с на 20% с увеличением высоты полета с H=0 до H=3000м. В результате была предложена оптимизация профилей подъемной решетки и их положения для максимизации подъемной силы на крейсерском режиме полета [1-2].
Проведенные численные исследования подъемной решетки показали, что применение единого оптимального профиля для всех ее элементов позволяет увеличить подъемную силу на 20%, а установка всех элементов подъемной решетки под оптимальный угол атаки - увеличить несущие способности мотогондолы в 2 раза. Кроме того, установка каждого элемента под свой оптимальный угол позволяет дополнительно получить еще 30% к общей величине подъёмной силы мотогондолы в целом.
