УЧЕТ ТЕЛЕСНОСТИ КОНСТРУКЦИИ НЕСУЩИХ И РУЛЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ РАСЧЕТАХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

© В.В.Зубок
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2001 г.

В трудах К.Э. Циолковского много внимания уделено рассмотрению несущих свойств крыла летательного аппарата (ЛА), вопросам изменения аэродинамических характеристик и процессу управления ЛА в полете при помощи рулевых поверхностей. Циолковский предлагал конструировать крыло самолета подобно птичьему, отмечая, что «оно имеет кривизну, без которой воздух не получил бы плавного, равномерно ускоренного движения и не дал бы наибольшего давления на крылья».

В настоящее время широкое применение, наравне с экспериментальными, получили численные методы исследования аэродинамических характеристик ЛА. Задача расчета аэродинамических характеристик ЛА может быть решена в линейной или нелинейной постановках, в условиях стационарного или нестационарного, отрывного или безотрывного обтекания.

При этом в математических моделях схематизация ЛА может быть проведена различными способами. Несущие и рулевые поверхности могут быть заменены бесконечно тонкими плоскостями. В более сложном случае эти поверхности можно моделировать тонкими базовыми поверхностями, искривленными и закрученными по закону искривления и крутки средней линии несущих и рулевых элементов ЛА. И, наконец, крыло, оперение, рулевые поверхности моделируются как телесные объекты.

В данной работе изложены результаты численных исследований аэродинамических характеристик самолета с отклоненной механизацией крыла. Задача решалась в нелинейной стационарной постановке при безотрывном обтекании, а моделирование элементов конструкции ЛА производилось тремя перечисленными способами.

Результаты расчетов показывают, что по мере усложнения математической модели можно получать более широкий спектр аэродинамических характеристик. Так, при моделировании ЛА плоскостями удовлетворительно согласуются с данными экспериментов производные аэродинамических коэффициентов по кинематическим параметрам. При моделировании тонкими поверхностями с учетом крутки - неплохо совпадают зависимости аэродинамических коэффициентов от кинематических параметров, а при моделировании с учетом телесности конструкции ЛА достаточно удовлетворительно соответствуют экспериментальным данным и расяределенные аэродинамические характеристики.