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 В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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