Разработан отечественный метод моделирования крыла самолетов, устойчивого к обледенению
Ученые из МФТИ и МГУТУ смоделировали взаимодействие крыла воздушного судна и обтекающего его потока воздуха. Написанная учеными компьютерная программа позволит определять форму и материал крыла, препятствующие обледенению.
Результаты исследований опубликованы в журнале «Вестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика—Математика» и будут полезны авиационным инженерам.
Железные птицы — образное выражение, закрепившееся в русском языке по отношению к воздушным судам. Они тоже летают, а их конструкция включает в себя крылья, оперенье и хвостовую часть. Только перемещаются суда по воздуху не как живые пташки за счет своих мышечных усилий, а благодаря создаваемой двигателем силе тяги и подъемной силе крыла.
Подъемной называют силу, выталкивающую крыло, следовательно, и весь летательный аппарат вверх. Данная сила обусловлена разницей давлений, возникающей при движении в воздушном потоке, а именно над крылом давление ниже, чем под ним. Подъемной силой можно управлять, изменяя геометрические характеристики крыла: форму, размах, площадь. Например, выдвижение спойлеров — специальных панелей, расположенных в задней части крыльев, — увеличивает аэродинамическое сопротивление и снижает тем самым подъемную силу, что приводит к торможению судна.
Следует отметить, что при определении сил сопротивления, помимо характеристик самого летательного аппарата, надо учитывать еще и свойства среды, в которой он движется. Воздух может содержать капли воды, а также частицы пыли или льда. Отложение различных веществ на поверхности судна, в частности на крыле, значительно снижает безопасность полетов. Чтобы исключить развитие аварийных ситуаций, необходимо проектировать крылья, форма и материал которых препятствуют образованию налета.
Ученые из МФТИ и МГУТУ разработали математические и компьютерные модели взаимодействия поверхности тела и обтекаемого его двухфазного потока (рисунок 1). Двухфазный поток содержит вещества в двух агрегатных состояниях, в данном случае — это газ и капли переохлажденной воды, то есть воды, не превратившейся в лед при температуре ниже 0 °С.
«Мы написали компьютерную программу, позволяющую определять изменение скорости молекул разреженных газов, — сказал Максим Кудров, директор Института аэромеханики и летательной техники МФТИ. — В программе учтены многократные соударения молекул друг с другом и с крылом, а также форма крыла».
«Наша научная группа определила условия снижения интенсивности тепломассообмена и силового воздействия двухфазного потока на крыло, приняв во внимание свойства материалов, идущих на изготовление покрытия крыла», — пояснил Иван Амелюшкин, программист Института аэромеханики и летательной техники МФТИ.
В ходе вычислений установлено: если крыло короче, а его поверхность более сглаженная, то коэффициент сопротивления меньше. Удлинение крыла увеличивает время на выравнивание скоростей капель воды и несущего их потока газа (рисунок 2). В результате снижается скорость удара капель о поверхность крыла, соответственно, уменьшается глубина проникновения воды или льда в поры покрытия и вероятность его точечного разрушения. При дроблении капель на отдельные молекулярные кластеры будут проявляться эффекты, вызванные тепловым движением молекул.
Следует отметить, что компьютерная программа позволяет прогнозировать действующие на крыло силы, их моменты и массовые потоки и на основании этого выбирать оптимальную форму крыла, устойчивую к образованию налета, в частности, к обледенению. Кроме того, используя модели отскока частиц от поверхности, в которых учтены физические свойства материалов и начальные условия, разработанная программа дает возможность подобрать материал для изготовления крыла в зависимости от его формы. Выбранный материал будет наилучшим образом снижать сопротивление и тепломассообмен при обтекании тела двухфазным потоком. Это актуально в задачах противодействия обледенению, снижения сопротивления летательных аппаратов в условиях обильных осадков, при управлении напылением, теплообменом и во многих других практически значимых вопросах.
Telegram 
Дзен 
VK Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Некоторые опасные для здоровья химические вещества продолжают обнаруживать в окружающей среде спустя десятилетия после того, как их использование решили ограничивать. Масштабный обзор европейских данных показал, где именно сохраняются эти загрязнители и насколько массовым было их распространение.
Биологи открыли новый вид рептилий и присвоили ему научное имя Acanthosaura syrax — в честь желтой драконицы Сиракс, на которой в сериале «Дом Дракона» летала королева Рейнира Таргариен. Авторы исследования признались, что такое название не просто дань популярному фэнтези: крошечное существо действительно поразительно напоминает экранную тезку.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Проблемы с дыханием во время сна могут отражаться не только на самочувствии днем, но и на интимной жизни мужчин. Новый метаанализ показал, что по мере усугубления таких нарушений во сне показатели эректильной функции снижаются.
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