CC BY
11Решетневские чтения
УДК 533.682
Е. В. Нескоромный, А. В. Савельев, А. С. Салтыков, А. Н. Черкасов Военный авиационный инженерный университет, Россия, Воронеж
УМЕНЬШЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ВИХРЕВОГО ТЕЧЕНИЯ ПЕРЕД ВОЗДУХОЗАБОРНИКОМ БОЕВОГО ВОЗДУШНОГО СУДНА С РАЗРАБОТКОЙ БОРТОВОГО ЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА
Представлены результаты определения интенсивности вихревого течения перед воздухозаборником воздушного судна с применением бортового защитного устройства от попадания посторонних предметов.
Проблема преждевременного съема двигателей (ПСД) с эксплуатации по причине повреждения посторонними предметами (1111) в частях ВВС и гражданской авиации не утратила своей актуальности. Основная причина попадания 1111 в канал воздухозаборника (ВЗ) обусловлена воздействием вихревых шнуров, возникающих в пространстве перед входом в ВЗ и поверхностью аэродрома. В разные годы по этой причине снималось от 20 до 33,8 % двигателей от всех ПСД с эксплуатации.
Применение разнообразных средств и способов защиты авиационных двигателей не позволяет в полной мере защитить силовую установку (СУ), а применяемые методики оценки интенсивности вихревого течения не достаточно четко показывают качественную картину протекания вихреобразования перед ВЗ. Таким образом, разработка и применение метода определения интенсивности вихревого течения перед ВЗ боевого самолета и поиск путей для обеспечения защиты авиационного двигателя от попадания 1111. направленных на повышение уровня боевой эффективности, позволят успешно решать задачи, связанные с защитой СУ от попадания 1111.
Метод определения интенсивности вихря по векторному полю скоростей представлен в виде определения циркуляции потока I, вычисляемой по контуру в форме окружности, охватывающему со всех сторон исследуемый вихрь (рис. 1). Данный подход основывается на результатах многочисленных экспериментальных исследований, в процессе которых установлено, что сам вихрь имел устойчивую форму и замыкался на контур в форме круга. Используемый метод подробно описан в работах [1; 2]. На основании разработанного метода была произведена оценка интен-
сивности вихревого течения, в том числе и с учетом внешних воздействий (ветра).
А
Касательная
замера
Рис. 1. Разложение скорости на радиальную и тангенциальную составляющие
Следующим этапом была разработка алгоритма и проведение методических исследований [3; 4] с использованием расчетного комплекса А№У8. Данный алгоритм был применен для исследования процесса вихреобразования перед сверхзвуковым ВЗ ковшового типа истребителя Су-27 с предполагаемым защитным устройством - отсекающей панелью в виде прямоугольной формы с боковыми кромками в различных конструктивных вариантах его расположения. По итогам анализа полученных результатов (рис. 2) были выявлены рациональные параметры расположения защитного устройства (величина выдвижения 1 = о, 47 и угол отклонения панели ап = 15°), при которых обеспечивается наиболее эффективное подавление вихревого течения перед ВЗ. Также были получены вихревые характеристики в зависимости от скорости и направления ветра.
а б в г
Рис. 2. Поле скоростей, полученное в А^УБ, вид сверху. Модель ВЗ с защитным устройством в зависимости от скорости и направления ветра: а - без ветра; б - ветер встречный, Ж = 5 м/с; в - ветер правый, Ж = 5 м/с; г - ветер левый 45°, Ж = 5 м/с
Эксплуатация и надежность авиационной техники
Для определения достоверности результатов, полученных расчетным путем, были произведены экспериментальные исследования на установке, которая позволяет моделировать процессы вихреобразования (рис. 3) и подтверждена патентом РФ [5; 6]. На рис. 3 и 4 показана визуализация картины течения, полученная расчетным и экспериментальным путем.
Рис. 3. Эксперимент
Рис. 4. Линии тока, полученные в ЛЫБУБ
В итоге получено качественное совпадение картины течений, и ошибка определения интенсивности вихревого течения I составила не более 15 %.
Библиографические ссылки
1. Исследование вихревых течений потока перед воздухозаборниками авиационной силовой установки с газотурбинными двигателями / Н. В. Даниленко [и др.]. Иркутск : ИВВАИУ(ВИ), 2008.
2. Салтыков А. С., Федотов М. М. Экспериментальные исследования процесса вихреобразования под входным устройством самолета с использованием вихревых характеристик воздухозаборника // Вестник ИрГТУ 2009. № 4. С. 45-48.
3. Салтыков А. С., Иванов Е. А., Нескоромный Е. В. Исследование вихреобразования перед моделью воздухозаборника численным методом // Перспективы развития и совершенствования эксплуатационных свойств летательных аппаратов и силовых установок : сб. ст. XX Межвуз. науч.-практ. конф. Вып. 1. Ч. 7. Воронеж : Воен. авиац. инженер. ун-т, 2010. С. 77-80.
4. Савельев А. В., Салтыков А. С., Нескоромный Е. В. Применение расчетного комплекса Л№У8 для исследования процесса вихреобразования перед моделью воздухозаборника квадратного сечения // XXXVI Гагаринские чтения : науч. тр. Междунар. мо-лодеж. науч. конф. : в 8 т. (6-10 апр. 2010, г. Москва). М. : МАТИ, 2010. Т. 8. С. 90-92.
5. Пат. № 82327 Российская Федерация, МПК7 в 01 М 9/00. Устройство для определения интенсивности вихревого движения среды под воздухозаборником воздушного судна / Пахомов С. В., Салтыков А. С., Федотов М. М. ; заявитель и патентообладатель Иркут. воен. авиац. инж. уч-ще. № 2008152627/22 ; заявл. 29.12.08 ; опубл. 20.04.09, Бюл. № 11.
6. Алексеев А. А., Пашталян М. В., Салтыков А. С. Установка для проведения экспериментальных исследований, моделирующая вихревые течения перед входным устройством боевого самолета // Инновации в авиационных комплексах и системах военного назначения : Всерос. науч.-практ. конф. Воронеж, 2009. С. 14-18.
Ye. V. Neskoromnyi, A. V. Savelev, A. S. Saltykov, A. N. Cherkasov Military Aviation Engineering University, Russia, Voronezh
INTENSITY REDUCTION OF VORTICAL FLOW BEFORE AIR INLET OF FIGHTING AIRCRAFT WITH APPLICATION OF ABOARD PROTECTOR
The definition results of intensity of a vortical flow before an air inlet of an aircraft with the application of aboard protector device from entry of extraneous subjects are presented in the report.
© Нескоромный Е. В., Савельев А. В., Салтыков А. С., Черкасов А. Н., 2010
