Численное исследование обтекания винтокольцевого движителя с управляемой передней частью кольцевого обтекателя

Авторы

Батраков А. С.^*, Гарипова Л. И.^**

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

*e-mail: batrakov_a.c@mail.ru
**e-mail: lyaysan_garipova@mail.ru

Аннотация

В настоящей работе рассматривается возможность расширения диапазона эффективного режима работы винтокольцевого движителя за счет механизации кольцевого обтекателя. Под механизацией подразумевается управление передней частью кольцевого обтекателя по аналогии с предкрылком крыла летательного аппарата. Исследование выполнено на базе численного решения системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье – Стокса (RANS). Результаты исследования показали, что увеличение угла раскрытия носовой части кольцевого обтекателя позволяет увеличить коэффициент тяги движителя при работе на месте. На режиме обтекания с большой скоростью предпочтительнее уменьшать угол раскрытия носовой части.

Ключевые слова:

вычислительная аэродинамика, винтокольцевой движитель, аэродинамические характеристики

Библиографический список

1. Исмагилов Ф.Р., Вавилов В.Е., Мустаев Э.И., Уразбахтин Р.Р., Кильметов Р.А. Оценка определения аэродинамических характеристик воздушного винта для беспилотного летательного аппарата посредством численного моделирования и 3D сканирования // Труды МАИ. 2024. № 138. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=182662
2. Вавилов В.Е., Исмагилов Ф.Р., Мустаев Э.И., Уразбахтин Р.Р. Численное исследование винтомоторной группы беспилотного летательного аппарата с интегрированным в двигатель воздушным винтом // Труды МАИ. 2023. № 131. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=175917. DOI: 10.34759/trd-2023-131-11
3. Самохин В.Ф., Остроухов С.П., Мошков П.А. Экспериментальное исследование источников шумности беспилотного летательного аппарата с винто-кольцевым движителем в толкающей компоновке // Труды МАИ. 2013. № 70. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=44459
4. Шевченко А.В., Муравицкая Л.А. Численное моделирование аэродинамических характеристик беспилотных летательных аппаратов на дозвуковых скоростях // Труды МАИ. 2024. № 138. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=182661
5. Лемко О.Л. Оценка эффективности органов продольного управления беспилотного летательного аппарата схемы «Летающее крыло» // Информационные системы, механика и управление. 2011. № 6. С. 108-115.
6. Архипов М.Е. Проектирование кольца винтокольцевого движителя многороторного микро-беспилотного летательного аппарата коптерного типа // Материалы XXXIV научно-технической конференции по аэродинамике (Жуковский, 28 февраля – 01 марта 2024): сборник трудов. – Жуковский: ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, 2024. С. 14-15.
7. Денисенко П.В., Булат П.В., Чернышов П.С., Волков К.Н. Аэроакустические характеристики винтокольцевого движителя квадрокоптера на режиме вертикального взлета и посадки // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2021. № 4. С. 66-73.
8. Алесин В.С., Губский В.В., Павленко О.В. Влияние интерференции фюзеляжа и кольца на максимальную тягу воздушного толкающего винтокольцевого движителя // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27, № 1. С. 7-18.
9. Гришанов В.В. Исследование характеристик винтокольцевых (вентиляторных) движителей БПЛА ВВП // XXVI научно-техническая конференция по аэродинамике (Жуковский, 26–27 февраля 2015): сборник трудов. – Жуковский: ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, 2015. С. 99-100.
10. Гришанов В.В., Тарасенко М.М. Исследование характеристик винтокольцевого движителя, направленные на его использование для БПЛА вертикального взлета // XXV научно-техническая конференция по аэродинамике (п. Володарского, 27–28 февраля 2014): сборник трудов. – Жуковский: ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, 2014. С. 114.
11. Булат П.В., Кузнецов П.Н., Чернышов П.С. Влияние радиального зазора между кольцом и законцовками винта на характеристики винтокольцевого движителя // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2023. № 4. С. 73-79.
12. Дудников С.Ю., Кузнецов П.Н., Мельникова А.И. Исследование винтокольцевых движителей. Сравнение биротативного двухрядного винта с четырехлопастным и восьмилопастными винтами // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2023. № 2. С. 60-66.
13. Булат М.П., Вокин Л.О., Волобуев И.А. Исследование винтокольцевых движителей. Сравнение винтокольцевых движителей с обычными однорядными и Х-образными двухрядными винтами // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2023. № 2. С. 44-48.
14. Булат П.В., Продан Н.В., Вокин Л.О. Сравнение моделей турбулентности при расчете модельного винтокольцевого движителя // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2022. № 4. С. 74-80.
15. Дудников С.Ю., Булат М.П., Вокин Л.О., Кузнецов П.Н., Чернышов П.С. Математическое и компьютерное моделирование однорядных и двухрядных шестилопастных винтокольцевых движителей // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 6. С. 1226-1236.
16. Денисенко П.В., Чернышов П.С., Волков К.Н., Вокин Л.О. Численное моделирование обтекания винтокольцевого движителя квадрокоптера и определение его тяговых характеристик на различных режимах полета // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2021. № 2. С. 49-56.
17. Рыбаков Д.В., Чернышов П.С., Вокин Л.О., Продан Н.В. Численное моделирование вертикальной посадки беспилотного летательного аппарата с винтокольцевыми движителями вихреразрешающими методами // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2020. № 4. С. 197-200.
18. Булат П.В., Чернышов П.С., Мельникова А.И. Итоги разработки методики проектирования линейки винтокольцевых движителей с умеренной и большой нагрузкой мощностью на площадь для беспилотных воздушных судов транспортного назначения // Аэрокосмическая техника и технологии. 2024. Т. 2, № 3. С. 125-151.
19. Булат П.В., Дудников С.Ю., Кузнецов П.Н. и др. Проектирование винтокольцевого движителя беспилотного воздушного судна. Часть I: – М.: Изд-во «Спутник +», 2022. – 104 с.
20. Остроухов С.П. Аэродинамика воздушных винтов и винтокольцевых движителей. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 328 с.
21. Булат П.В., Кузнецов П.Н., Чернышов П.С. Влияние радиального зазора между кольцом и законцовками винта на характеристики винтокольцевого движителя // Известия вузов. Авиационная техника. 2023. № 4. С. 73-79.

Скачать статью