Лукьянов Олег Евгеньевич - ассистент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королева.
Самара
Oleg E. Lukyanov - Assistant of the Aircraft Structure and Design Chair of the Samara National Research University.
Samara
Островой Александр Владимирович – кандидат технических наук, исполнительный директор, первый заместитель генерального директора АО ЦНТУ «Динамика».
Жуковский
Alexander V. Ostrovoy - Candidate of Technical Sciences, Executive Director, First Deputy General Director of JSC "Center for Scientific and Technical Services "Dinamika".
Zhukovsky
Мендес Сото Марио Альберто - студент Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королева.
Самара
Mendes Soto Mario Alberto - Student of the Samara National Research University.
Samara
Климов Егор Андреевич - магистрант Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королева.
Самара
Yegor A. Klimov - Graduate Student of the Samara National Research University.
Samara
Шахов Валентин Гаврилович - кандидат технических наук, профессор, профессор кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королева.
Самара
Valentin G. Shakhov - Candidate of Sciences, Professor, Full Professor of Aircraft Structure and Design Chair of Samara National Research University.
Samara
Основные технико-экономические качества будущего самолета закладываются на ранних стадиях проектирования. Высокая важность этих стадий объясняется необходимостью принятия более 70 % концептуальных решений по проекту, и допущенные здесь ошибки, а также разного рода неточности могут повлечь за собой большие экономические затраты при их обнаружении и исправлении уже на более поздних стадиях проработки проекта. Для снижения проектных рисков получения неконкурентоспособного самолета требуется повышение эффективности этапа предварительного проектирования в направлении увеличения точности и достоверности получаемых результатов. Отдельного внимания при этом заслуживают методы определения аэродинамических характеристик летательного аппарата.
В настоящей работе рассматривается методика расчета аэродинамических характеристик летательных аппаратов с крылом большого удлинения с учетом статической аэроупругости. Методика предназначена для начальных стадий проектирования. Учет упругих деформаций крыла при исследовании аэродинамических характеристик летательных аппаратов предлагается производить с целью повышения точности получаемых результатов и, как следствие, точности выбора облика самолета. Применение методики позволит повысить эффективность этапа предварительного проектирования самолетов. В основе методики лежит численное многодисциплинарное математическое моделирование с использованием метода дискретных вихрей и алгоритма топологической оптимизации на основе модели тела переменной плотности. Преимущественной чертой методики является использование алгоритма топологической оптимизации, что дает возможность определять упруго-прочностные характеристики полнонапряженной конструкции крыла в условиях начальных стадий проектирования, когда силовая схема еще неизвестна. На примере решения демонстрационной задачи расчета аэродинамических характеристик беспилотного летательного аппарата с крылом большого удлинения показана значимость учета упругих деформаций конструкции крыла на начальных этапах проектирования: произведена оценка и сравнение интегральных и распределенных аэродинамических характеристик крыла самолета с учетом и без учета деформаций.
The main technical and economic characteristics of the future aircraft are introduced at the early stages of the design process. The high responsibility of these stages is explained by the necessity to make more than 70% of the conceptual decisions on the project, and the mistakes made at this moment, as well as various inaccuracies can entail great economic costs when they are revealed and corrected at later stages of the project development. To reduce the design risks of obtaining an uncompetitive aircraft, there is a need to increase the efficiency of the preliminary design stage targeted to increasing the accuracy and reliability of the results obtained. Special attention should be paid to methods for determining the aerodynamic properties of an aircraft.
An evaluation technique for the aerodynamic properties of aircraft with high-aspect-ratio wing was considered, taking the static aeroelasticity into account. The technique is intended for the initial stages of design. The calculation of elastic deformations of the wing for the analysis of the aerodynamic properties of aircraft is provided in order to improve the accuracy of the results and, as a consequence, the accuracy of the choice of the aircraft shape. The application of the technique may allow to increase the efficiency of the preliminary design stage of aircraft. The technique is based on numerical multidisciplinary mathematical modeling using the discrete vortex method and the topology optimization algorithm based on the variable density body model. The main feature of the technique is the use of the algorithm of topology optimization, which makes it possible to determine the elastic-strength characteristics of the full-tension wing design under the conditions of the initial stages of design, when the power circuit is still unknown. Using the example of the demonstration task solution of the aerodynamic properties estimation for an unmanned aircraft with a high-aspect-ratio wing, the importance of taking into account the elastic deformations of the wing design at the initial design stages is shown. The integral and distributed aerodynamic characteristics of the wing of the aircraft are evaluated and compared with and without deformations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.