<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">caht</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Научный вестник МГТУ ГА</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Civil Aviation High Technologies</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2079-0619</issn><issn pub-type="epub">2542-0119</issn><publisher><publisher-name>Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.26467/2079-0619-2018-21-3-91-100</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">caht-1260</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Авиационная и ракетно-космическая техника</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Aviation, rocket and space technology</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>МЕТОДИКА РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ ДВУХОБОЛОЧКОВЫХ ПЛАНИРУЮЩИХ ПАРАШЮТОВ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>THE AERODYNAMIC CHRACTERISTICS CALCULATION METHODOLOGY OF TWO-SHELL PARAGLIDERS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Овчинников</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ovchinnicov</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук, профессор, начальник кафедры механики и инженерной графики</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Doctor of Technical Sciences, Рrofessor, Head of Mechanics and Engineering Graphics Department</p></bio><email xlink:type="simple">vvovchinnikov@bk.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Петров</surname><given-names>Ю. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Petrov</surname><given-names>Yu. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технической механики и инженерной графики</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Doctor of Technical Sciences, Рrofessor, Head of Engineering Mechanics and Engineering Graphics Chair</p></bio><email xlink:type="simple">yu.petrov@mstuca.aero</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Академия государственной противопожарной службы МЧС РФ, г. Москва</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Fire Fighting Service of State Academy of Emercom of Russia, Moscow</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Московский государственный технический университет гражданской авиации, г. Москва</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Moscow State Technical University of Civil Aviation, Moscow</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>03</day><month>07</month><year>2018</year></pub-date><volume>21</volume><issue>3</issue><fpage>91</fpage><lpage>100</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Овчинников В.В., Петров Ю.В., 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Овчинников В.В., Петров Ю.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Ovchinnicov V.V., Petrov Y.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1260">https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1260</self-uri><abstract><p>В настоящее время двухоболочковые планирующие парашюты (ДПП) находят достаточное широкое практическое применение, в том числе для решения транспортных задач. Двухоболочковый парашют представляет собой мягкое крыло, форма которого поддерживается скоростным напором в потоке, и является сложнейшей аэроупругой системой. Для определения аэродинамических характеристик такой системы необходимо привлечение методов нелинейной аэродинамики и нелинейной теории упругости, что обусловливает существенные вычислительные затруднения. В данной работе исследуются аэродинамические характеристики установившихся форм различных планирующих парашютов, предложена расчетно-экспериментальная методика их расчета. Показано, что замена объемного профиля ДПП его срединной поверхностью позволяет получать результаты, правильно отражающие качественные эффекты отрывного и безотрывного обтекания. Это приводит к предположению, что такая замена возможна и для получения данных об основных закономерностях обтекания парашютных крыльев конечного размаха. Данные по аэродинамическим характеристикам установившихся форм ДПП позволяют выявить закономерности их изменения в зависимости от раскройной формы парашюта, деформаций его поверхности, вызванных набегающим потоком или управляющими воздействиями. Для решения задачи об обтекании планирующего парашюта потоком воздуха используется метод дискретных вихрей с замкнутыми рамками, который позволяет вычислять аэродинамические характеристики парашютов. Рассматривается обтекание срединной поверхности установившейся формы двухоболочкового планирующего парашюта потоком идеальной несжимаемой жидкости. Проницаемость ткани парашюта не учитывается, т. к. верхнее и нижнее полотнища ДПП выполняются либо из слабо проницаемой, либо из непроницаемой ткани. При отрывном обтекании аэродинамические коэффициенты определяются путем усреднения по времени после расчета до его больших значений. Приводятся результаты расчетов. Показана возможность применения предложенной методики для расчета аэродинамических характеристик ДПП в диапазонах углов атаки до 10° и свыше 20° по упрощенной расчетной схеме с точностью около 10 %. В то же время выявлено, что с увеличением удлинения мягкого крыла важно учитывать его арочность для более точного определения аэродинамических характеристик. Предлагаемая методика может использоваться для оперативных оценок аэродинамических сил на этапе проектирования и при планировании трубного эксперимента. Полученные результаты могут оказаться полезными при проектировании ДПП, при постановке и проведении трубных экспериментов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Currently, two-shell paragliders (TSP) find a sufficiently wide application, including the solution of transport problems. A two-shell paraglider is a soft wing, the form of which is supported by the high-speed pressure in the stream and it is a complex aeroelastic system. To determine the aerodynamic characteristics of such system the use of nonlinear aerodynamics and nonlinear theory of elasticity methods is required, it causes the significant computational difficulties. This paper studies the aerodynamic characteristics of various steady-state shapes of gliding parachutes, the calculation-experimental method of their calculation is proposed. It is shown that the replacement of the volumetric profile of TSP median surface allows to receive the results which correctly reflect the qualitative effects of stalled and attached flows. It leads to the assumption that such replacement was possible for obtaining data about the main patterns of parachute finite wings span flow. The aerodynamic characteristics data of TSP steady-state shapes allow to identify the regularities of their changes depending on parachute cutting shape, the deformations of its surface caused by the incoming flow or control actions. To solve the problem of gliding parachute stall, with a stream of air, the discrete vortex method with closed frameworks is used. This method allows to calculate the aerodynamic characteristics of parachutes. The middle surface airflow of TSP steady-state shape with the flow of an ideal incompressible fluid is examined. The parachute fabric permeability is not considered because the upper and lower TSP cloth is either made of low permeable or impermeable fabric. The stalled aerodynamic coefficients are determined by time averaging after calculations up to its larger values. The results of the calculations are given. The possibility of application the proposed methodology for calculation of TSP aerodynamic characteristics in the range of angles of attack to 10° and over 20° for the simplified calculation scheme with accuracy 10% is shown. At the same time, it is revealed that with the increase of soft wing elongation, it is important to consider its main surface curvature for more precise aerodynamic characteristics definition. The proposed methodology can be used for rapid assessments of aerodynamic forces at the design stage and in planning tube experiment. The obtained results can be useful in TSP design during the performance of the tube experiments.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>аэродинамика</kwd><kwd>парашют</kwd><kwd>двухоболочковый планирующий парашют</kwd><kwd>метод дискретных вихрей</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>aerodynamics</kwd><kwd>parachute</kwd><kwd>two-shell paraglider</kwd><kwd>the discrete vortex method</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Nicolaides J.D. Parafoil Wind Tunnel Tests. Notre Damme Univ, June, 1997. AFFDL-TR70–146.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nicolaides, J.D. (1997). Parafoil Wind Tunnel Tests. Notre Damme Univ, June, AFFDLTR-70-146.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Uddin M. N., Mashud M. Wind Tunnel Test of a Paraglider (flexible) Wing Canopy // International Journal of Mechatronics Engineering IJMME-IJENS. 2010. № 10(3). Pp. 7–13.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Uddin, M.N. and Mashud, M. (2010). Wind Tunnel Test of a Paraglider (flexible) Wing Canopy. International Journal of Mechatronics Engineering IJMME-IJENS, no. 3(10), pp. 7–13.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mashud M., Umemura A. Experimental Investigation on Aerodynamic Characteristics of a Paraglider Wing // The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences. 2006. № 49(163). Pp. 9–17.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mashud, M. and Umemura, A. (2006). Experimental Investigation on Aerodynamic Characteristics of a Paraglider Wing. The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, no. 163(49), pp. 9–17.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hanke K., Schenk S. Evaluating the Geometric Shape of a Flying Paraglider // International Archives of the Photogrammetry. 2014. Vol. XL – 5. 265 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hanke, K. and Schenk, S. (2014). Evaluating the Geometric Shape of a Flying Paraglider. International Archives of the Photogrammetry, vol. XL – 5, 265 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Belloc H. Wind Tunnel Investigation of a Rigid Paraglider Reference Wing // Journal of Aircraft. 2015. № 52(2). Pp. 703–708.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belloc, H. (2015). Wind Tunnel Investigation of a Rigid Paraglider Reference Wing. Journal of Aircraft, no. 52(2), pp. 703–708.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рысев О.В. Парашютные системы / А.Т. Пономарев, М.И. Васильев, А.А. Вишняк, И.В. Днепров, Ю.В. Мосеев. М.: Наука, 1996. 288 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Risev, O.V., Ponomarjev, A.T., Vasiljev, M.I., Vishnjakov, A.A., Dneprov, I.V. and Moseev, Y.V. (1996). Parashutnie sistemi [The Parachute Systems]. Moscow: Nauka Publ., 288 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lyalin V., Morozov V. Comparative Efficiency Analyses of the Parachute System for Space Vehicle Return Blocks // 18th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar. AIAA-2005-1682.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lyalin, V. and Morozov, V. (2005). Comparative Efficiency Analyses of the Parachute System for Space Vehicle Return Blocks. 18th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar. AIAA-2005-1682.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lyalin V., Morozov V., Ponomarev A. Mathematical Modelling of Parachute Loading Taking into Account the Canopy Shape Changes // 18th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar. AIAA-2005-1676.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lyalin, V., Morozov, V. and Ponomarev, A. (2005). Mathematical Modelling of Parachute Loading Taking into Account the Canopy Shape Changes. 18th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar. AIAA-2005-1676.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Апаринов А.А., Апаринов В.А., Сетуха А.В. Применение вихревых методов к задачам динамики парашютов // Труды XVI Международного симпозиума МЗДОЗМФ-2013. Харьков: ХНУ, 2013. С. 41–44.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Aparinov, A.A., Aparinov, V.A. and Setukha, A.V. (2013). Primenenie vikhrevikh metodov k zadacham dinamiki parashutov [The Application of Vortex Methods to the Problems of the Dynamics of Parachutes]. Trudi XVI Mezdunarodnogo simpoziuma MZDOZMF-2013. Kharkov: HNU, pp. 41–44. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Овчинников В.В. Методика расчета характеристик аэродинамического нагружения двухоболочковых планирующих парашютов // Аэроупругость и прочность летательных аппаратов: научно-методические материалы / под ред. Ю.В. Петрова. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 2001. С. 30–35.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ovchinnikov, V.V. (2001). Metodika rascheta harakteristik ajerodinamicheskogo nagruzhenija dvuhobolochkovyh planirujushhih parashjutov [The method of calculating the characteristics of the aerodynamic loading is twocovering gliding parachutes]. Ajerouprugost' i prochnost' letatel'nyh apparatov. Nauchno-metodicheskie materialy. Pod red. Ju.V. Petrova. Moscow: VVIA im. prof. N.E. Zhukovskogo, pp. 30–35. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Писарев И.В., Сетуха А.В. Снесение граничного условия на срединную поверхность при численном решении краевой задачи линейной теории крыла // Выч. мет. программирования. 2014. Т.15, Вып. 1. С. 109–120.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pisarev, I.V. and Setuha, A.V. (2014). Snesenie granichnogo uslovija na sredinnuju poverhnost' pri chislennom reshenii kraevoj zadachi linejnoj teorii kryla [Introduction of the Boundary Condition on the Median Surface in the Numerical Solution of the Boundary Value Problem of Linear Wing Theory]. Vych.met. programmirovanija, vol. 15, issue 1, pp. 109–120. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Апаринов В.А., Дворак А.В. Метод дискретных вихрей с замкнутыми вихревыми рамками // Труды ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 1986. № 1313. С. 424–433.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Aparinov, V.A. and Dvorak, A.V. (1986). Metod diskretnikh vikhrej s zamknutimi vikhrevimi ramkami [The method of discrete vortices with closed vortex frames]. Trudi VVIA im. Prof. N.E. Zhukovsky. Moscow, no. 1313, pp. 424–433. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белоцерковский С.М. Моделирование проницаемости в нелинейных задачах теории несущих и тормозящих поверхностей. Применение ЭВМ для исследования аэродинамических характеристик летательных аппаратов / А.Г. Васильченко, А.Т. Пономарев, В.И. Морозов // Труды ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 1986. № 1313. С. 349–369.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belocerkovsky, S.M., Vasilchenko, A.G., Ponomarev, A.T. and Morozov, V.I. (1986). Modelirovanije pronicaemosti v nelinejnikh zadachakh teorii nesushikh I tormozjashikh poverkhnostjakh [Modeling of permeability in nonlinear problems of the theory of bearing and braking surfaces]. The use of computers to study the aerodynamic characteristics of the aircraft. Trudi VVIA im. N.E. Zhukovsky. Moscow, no. 1313, pp. 349–369. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Апаринов В.А., Дмитриев М.Л. Математическое моделирование отрыва потока с гладкой поверхности тела в рамках идеальной жидкости // Научные чтения, посвященные творческому наследию Н.Е. Жуковского: тезисы докладов. М.: ВВИА, 1997. С. 23–24.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Aparinov, V.A. and Dmitriev, M.L. (1997). Matematicheskoye modelirovanije otriva potoka s gladkoj poverkhnosti tela v ramkakh idealnoj zidkosti [Mathematical modelling of flow separation from a smooth body surface in the framework of ideal fluid]. Tezisi doklada. Nauchnije chteniia, posvjaschenniije tvorcheskomy naslediju N.E. Zhukovsky [Theses of the report. Scientific readings, devoted to the creative heritage of N.E. Zhukovsky]. Moscow: VVIA, pp. 23–24. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белоцерковский С.М. Математическое моделирование плоскопараллельного отрывного обтекания тел / В.Н. Котовский, М.И. Ништ, П.М. Федоров. М.: Наука, 1988. 309 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belocerkovsky, S.M., Kotovsky, V.N., Nisht, M.I. and Fedorov, P.M. (1988). Matematicheskoye modelirovanije ploskoparallelnogo otivnogo obtecanija tel [Mathematical modeling of plane-parallel separated flows over bodies]. Moscow: Nauka Publ., 309 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
