Подъемную силу крыла экраноплана увеличили на 19%
Коллектив ученых из МФТИ, Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского и Нижегородского государственного технического университета имени Р. Е. Алексеева смоделировал обтекание воздушными массами крыла экраноплана. Установлена зависимость подъемной силы от конструкции крыла и режима полета.
Результаты работы опубликованы в журнале «Вестник Московского авиационного института». Экраноплан — это летательный аппарат, который движется в воздухе благодаря экранному эффекту. Под указанным эффектом понимают резкое увеличение подъемной силы крыла вблизи так называемого экрана, то есть земной поверхности. Происходит это из-за роста давления воздуха под крылом. Давление создают отраженные воздушные массы. Во время полета они распространяются от крыла, достигают земли, отражаются и опять возвращаются к крылу.
Чтобы успеть попасть в крыло, поток воздуха должен переместиться на две высоты полета — от воздушного судна до земли и обратно — за время, в течение которого судно преодолеет отрезок пути, равный ширине крыла. Чем меньше скорость и высота полета и шире крыло, тем большее число раз воздушная волна пройдет обозначенное расстояние и надавит на крыло снизу вверх. Следовательно, сильнее будет проявляться экранный эффект.
Изменение наземного покрова не ограничивает передвижение экраноплана. Аэродинамическим экраном, а также местом базирования может выступать не только почва, но и вода, снег или лед. Судно развивает скорость до 250 км/ч на малой высоте: как правило, от четырех до 14 метров. Такие технические характеристики экранопланов позволяют осуществлять грузопассажирские перевозки с низкими эксплуатационными затратами.
Оптимизация конструкции крыла открывает перспективы для выхода на новый уровень экономичности и безопасности полета. Эффективность оптимизации зависит от точности математической модели движения летательного аппарата. Группа ученых в составе Ольги Павленко, Андрея Февральских и Мухаммеда Заки Натура провела численные исследования влияния земной поверхности на обтекание воздушными массами крыла экраноплана. Для расчетов были выбраны следующие условия окружающей среды: температура — 6 °C, давление — 641,36 мм рт. ст., плотность воздуха — 1,068 кг/м3.
Ученые работали в программном пакете ANSYS Fluent, написанном на основе решений системы уравнений Навье-Стокса. Это дифференциальные уравнения, характеризующие течение жидкости или газа с учетом вязкости.
Моделирование выполнено для двух профилей крыла: NACA 5312 и Clark Y+ с неотклоненным закрылком и отклоненным во взлетное положение — на угол 20° (Рисунок 1). Оба профиля имеют одинаковую хорду, равную 0,4826 м. Хордой называют отрезок, соединяющий наиболее удаленные друг от друга точки, лежащие на носовой и хвостовой части крыла.
Взаимосвязь между режимом полета и подъемной силой крыла NACA 5312 ученые исследовали в ходе расчетов и экспериментов, используя метод зеркальных отображений. Прежде всего, учитывалось влияние высоты полета и угла атаки, то есть угла между вектором скорости набегающего потока и хордой профиля.
Рисунок 2. Исследование движения профиля крыла NACA 5312 вблизи земли: а) экспериментальная модель, б) расчетная модель. H — высота полета, b — хорда профиля, α — угол атаки / © Натур М. З. и др, «Вестник Московского авиационного института»
Опыты проводились в аэродинамической трубе. Для этого в ее рабочую часть зеркально установили две физические модели: крыло NACA 5312 сверху и вспомогательное — снизу. Реализация указанного метода при математическом моделировании осуществлялась путем применения плоскости симметрии. Воображаемое крыло было начерчено согласно правилам построения изображений в системе зеркал (Рисунок 2).
Результаты расчетов и опытов хорошо согласуются (Рисунок 3), что свидетельствует о точности моделирования.
«Наша научная группа по результатам компьютерного моделирования установила зависимости аэродинамических характеристик крыла с выбранными профилями от параметров его положения относительно экрана», — сказал Андрей Февральских, доцент НГТУ имени Р. Е. Алексеева.
«Мы определили количественно, как на подъемную силу крыла в совокупности влияет изменение высоты над землей, угла атаки и угла отклонения закрылка», — сообщила Ольга Павленко, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского центра аэрогидродинамики ЦАГИ и сотрудник МФТИ.
«При определенном режиме полета можно увеличить подъемную силу крыла на 16–19%», — добавил Мухаммед Заки Натур, аспирант МФТИ.
Следовательно, для модернизации конструкции экранопланов надо учитывать не только особенности устройства комплектующих, но и режим полета. Полученные учеными данные будут использованы в дальнейшем проектировании перспективных летательных аппаратов.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно