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 Большой адронный коллайдер многие воспринимают как инструмент изучения первых мгновений жизни Вселенной и поиска редких частиц. Но ушедший на обновление ускоритель частиц все еще приносит новые данные и о таких, казалось бы, хорошо изученных объектах, как ядро атома кислорода. Физики ЦЕРН выяснили, что и оно, и ядро атома неона ведут себя не так, как предсказывали модели.
Чешские археологи, изучая огромное древнее сооружение возрастом примерно 6500 лет, пришли к выводу, что входы в него расположены не случайным образом, а с учетом движения по небу Солнца и Луны. Судя по всему, этот неолитический памятник, который более чем на тысячу лет старше самого раннего этапа строительства Стоунхенджа, служил местом для проведения ритуалов, связанных с небесными светилами.
В пещере на востоке Испании археологи обнаружили подземное святилище, стены и потолок которого покрыты многочисленными надписями на латыни с упоминанием некой «Госпожи». Ученые предположили, что в римскую эпоху в пещере собирались поклонницы какой-то загадочной богини.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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