Шевяков Владимир Иванович - кандидат технических наук, начальник департамента аэродинамических характеристик АО «Гражданские самолеты Сухого».
Vladimir I. Shevyakov -Candidate of Technical Sciences, Head of Aerodynamic Performance Department of JSC "Sukhoi Civil Aircraft Company".
Рассматривается проблема реализации аэродинамического совершенства воздушных судов с учетом выполнения сертификационных требований по безопасности полета. Под аэродинамическим совершенством понимается высокое, с учетом размерности самолета, аэродинамическое качество на крейсерском режиме полета, высокий уровень аэродинамического качества на взлетных режимах, а также высокие несущие свойства на посадочных режимах.
Оценено влияние на реализацию аэродинамического совершенства как требований к аэродинамическим характеристикам, так и требований к системам воздушных судов, невыполнение которых может значительно изменить ожидаемые условия эксплуатации. Показано, что использование существенно суперкритических профилей крыла может приводить к ограничениям режимов полета из-за невыполнения требуемых запасов по бафтингу. Это не позволяет в полной мере реализовать аэродинамические возможности компоновки и требует специальных конструкторских решений для недопущения таких случаев.
Рассмотрены сертификационные требования к точности определения барометрической высоты полета и к системе сигнализации обледенения. Изложены методы повышения реализации аэродинамического совершенства путем обеспечения выполнения требований для полетов в зоне действия сокращенного минимума вертикального эшелонирования и в условиях обледенения, в том числе требований к датчикам системы воздушных сигналов. Выполнение требований для полетов в зоне действия сокращенного минимума вертикального эшелонирования обеспечивается выбором рациональных мест размещения датчиков системы воздушных сигналов. При помощи теоретических расчетных методов обтекания находятся зоны на внешней поверхности воздушного судна, при размещении в которых датчиков статического давления минимизируются погрешности их показаний в зависимости от углов атаки и скольжения. Показано, что при невыполнении сертификационных требований и полете вне зоны действия сокращенного минимума вертикального эшелонирования реализация аэродинамического совершенства воздушных судов существенно падает и расход топлива может возрастать на 10 % и выше. Реализация предложенных подходов позволяет повысить конкурентоспособность воздушных судов транспортной категории.
The article considers the issue of aerodynamics efficiency implementation taking into account certification requirements for flight safety. Aerodynamics efficiency means high aerodynamic performance (depending on the airplane size), aerodynamic performance in cruise flight, high aerodynamic performance at takeoff, as well as lift performance at landing.
The author estimated the impact on aerodynamics efficiency of both the requirements for aerodynamics performance and requirements for aircraft systems, noncompliance with which may result in significant change of expected operating conditions. It was shown that the use of supercritical wing profiles may result in flight mode limitations due to failure of the required buffeting capacities. It does not allow engaging all the advantages of aerodynamics layout and requires special design solutions to prevent such cases.
There were reviewed certification requirements for flight level pressure altitude accuracy and icing conditions warning sysytem. The research presented the methods of aerodynamic efficiency increase by meeting the requirements for reduced vertical separation minima flights and in icing conditions, including requirements for air data probes. Reduced vertical separation minima flight requirements are met by means of efficient air data probes location. Theoretical methods of flow calculation determine areas on the airplane skin surface where static probes minimize errors depending on angle-of-attack and sideslip. It was shown that if certification requirements are not met and in case of flight out of reduced vertical separation minima area, aerodynamics efficiency is significantly reduced and fuel consumption can be increased by 10% and higher. Suggested approaches implementation allows increasing commercial airplanes competitiveness.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.