Метод дискретних особливостей як засіб проектування аеро- динамічних обрисів транспортних апаратів

Abstract

Сучасні підходи до проектування аеродинамічного обрису транспортних засобів умовно можна розділити на три етапи: наближені інженерні підходи, моделювання на основі методів особливостей, підходи що основуються на інтегруванні повних та осереднених за Рейнольдсом рівняннях Нав’є-Стокса. На першому етапі використовуються різноманітні інженерні підходи для формування аеродинамічного обрису, виходячи із технічного завдання та вимог замовника. Визначаються в першому наближені геометричні та аеродинамічні характеристики. Формується аеродинамічний обрис в першому наближені. На другому етапі слід використовувати більш складні моделі аеродинаміки на основі різноманітних підходів, що побудовані на моделі ідеальної рідини. Визначаються несучі властивості, силові та моментні залежності для відповідного обрису літального апарата. Третій етап є найбільш складним та дорого вартісним. На цьому етапі слід використовувати методи та моделі, що основуються на рівняннях для турбулентних течій. В роботі розглянуто другий етап - як засіб попереднього проектування аеродинамічного компонування з використанням методів дискретних особливостей. В роботі використана нестаціонарна схема, в якій моделюється відрив з усіх гострих крайок крила. Ця схема має найбільш загальний випадок формування процесу обтікання несучої системи літального апарата. Проте складність фізичної інтерпретації формування таких процесів в умовах ідеальної рідини залишається проблематичним. Потреби практики вимагають розширення та поглиблення теоретичних підходів для вивчення нестаціонарних течій. Застосування моделі ідеальної рідини для розрахунку несучої системи перспективного транспортного апарата дозволяє сформулювати аеродинамічну задачу як задачу Неймана для рівняння Лапласа. Проведено розрахунки несучих систем складної геометричної форми в плані. Отримано залежності підіймальної сили та поздовжнього моменту в залежності від кута атаки та відстані до землі. Обчислювальний експеримент підтвердив, що метод дискретних вихорів є одним з важливих методів обчислювальної аеродинаміки. Він є ефективним засобом для розв’язування цілого ряду аеродинамічних задач.