Влияние относительного миделя фюзеляжа на характер аэродинамической интерференции с крылом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИЦАГИ Том XXII 1991

№ 2

УДК 629.735.33.015.3 : 533.695.12

ВЛИЯНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО МИДЕЛЯ ФЮЗЕЛЯЖА НА ХАРАКТЕР АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ

С КРЫЛОМ

С. Ф. Коновалов, А. М. Тимербулатов

На основе совместного использования экспериментальных данных и результатов расчетных исследований рассмотрены особенности аэродинамической интерференции крыла большого удлинения с фюзеляжем большого относительного миделя.

Дальнейшее значительное увеличение относительного миделя фюзеляжа, характерное для транспортных самолетов, предназначенных для транспортировки крупногабаритных нестандартных промышленных грузов и техники, а также для самолетов яа водородном топливе, требует проведения исследований, направленных на определение характера и степени взаимного влияния крыла и фюзеляжа очень большого относительного миделя.

Расчетные и экспериментальные исследования проводились для комбинации крыло—фюзеляж модели тяжелого транспортного самолета. Разборная конструкция модели с крылом (Х1/4 =30°; >ъ=9; Т1=3,5; стах= 14,5-^ 10-^9%) позволяла последовательно устанавливать осесимметричные фюзеляжи различного относительного миделя: 5м=7% (тонкий); 5„ = 20% (средний); 5М = 30% (толстый).

Визуализация обтекания методом масляно-сажевого покрытия в условиях аэродинамической трубы Т-106 ЦАГИ показала, что при М=0,6; 1?еСАХ =2,ЗхЮв; а = 6° в районе зализа крыла с самым толстым фюзеляжем наблюдается безотрывное обтекание, рис. 1. Указанное обстоятельство позволило для анализа особенностей аэродинамического нагружения в окрестности зализа крыла с фюзеляжами ограничиться расчетами по методу циркуляционного обтекания телесных конфигураций в рамках невязкой несжимаемой жидкости*. На рис. 1 приведены результаты расчетов распределенных аэродинамических характеристик по изолированному крылу, изолированным фюзеляжам различного миделя, а также комбинации крыло—фюзеляж. Основное влияние увеличение миделя фюзеляжа оказывает на корневые сечения крыла, вдоль размаха оно лостепенно затухает. В этих сечениях разрежение на верхней поверхности увеличивается, эпюра давлений приобретает полочный характер, при этом увеличивается неблагоприятный положительный градиент давления. В свою очередь, влияние крыла на фюзеляж сказывается в форме увеличения разрежения на цилиндрической части фюзеляжа в месте стыка с крылом. С увеличением миделя оно увеличивается, но по периметру миделевого сечения в направлении верхнего обвода быстро затухает.

Судить о степени взаимного влияния крыла и фюзеляжей различного относительного миделя позволяют аэродинамические коэффициенты для изолированного крыла в присутствии исследованных фюзеляжей, полученные вычитанием экспериментальных значений коэффициентов подъемной силы и сопротивления изолированных фюзеляжей из соответствующих коэффициентов комбинации крыло—фюзеляж при одинаковых

♦Маслов Л. А., Тимербулатов А. М. Расчет давлений на поверхности произвольной комбинации фюзеляжа с несущим крылом при малых скоростях. — Труды ЦАГИ, 1979, ®ып. 2005.

значениях угла атаки, рис. 2. Результаты, полученные на основе весового эксперимента в аэродинамической трубе Т-106 ЦАГИ, показывают, что прирост сопротивления интерференции при увеличении относительного миделя фюзеляжа определяется главным образом волновыми потерями.

Для чисел М«0,75, где влияние сжимаемости практически еще не сказывается, отрывы в окрестности зализа крыла и исследованных фюзеляжей не наблюдаются, что подтверждается результатами физических исследований и весовыми характеристиками. За границей волнового кризиса, полученной в соответствии с критерием йсх/&М=0,1 для комбинации крыло—фюзеляж, предотрыв-ный характер течения в области зализа крыла с фюзеляжем большого миделя (рис. 1) реализуется в отрывный. В закритической области при М=0,8 (рис. 2) отвал интерференционных поляр ю в конечном счете потери максимального аэродинамического качества на интерференцию резко увеличиваются.

Как показали результаты расчетных и экспериментальных исследований, значительное увеличение относительного, миделя фюзеляжа транспортного самолета практически не увеличивает потери на интерференцию с крылом в дозвуковом диапазоне скоростей и значительно проявляется лишь в трансзвуковой области за счет неблагоприятного изменения нагрузки в центроплане крыла (рис. 1), так как волновой кризис на крыле наступает значительно раньше чем на фюзеляже, в том числе и самом толстом. Таким образом, при проектировании перспективных транспортных самолетов для транспортировки крупногабаритных нестандартных промышленных грузов и техники, а также самолетов на водородном топливе, центроплан крыла следует выполнять специальным образом с учетом особенностей взаимного влияния крыла и фюзеляжа большого относительного миделя.

Рукопись поступила 2/III 1990 г.