cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2026-29-3-89-102caht-2783Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGОценка роли оперения для летательных аппаратов схемы «утка»Canard surface role estimation for aircraft of the canard layoutЕгоровИ. А.EgorovI. A.

Егоров Игорь Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры проектирования и прочности авиационно-ракетных и космических изделий,

Москва.

Igor A. Egorov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Design and Strength of Aerospace Product, 

Moscow.

egorov_ff@rambler.ruМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Aviation Institute (National Research University)Russian Federation20260907202629389102Copyright © Егоров И.А., 20262026Егоров И.А.Egorov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/2783

Рассматривается диапазон дозвуковых скоростей. Исследование интерференции передних и задних несущих поверхностей сосредоточено на оценке двух факторов: степени увеличения нормальной силы системы «крыло – оперение» из-за положительной нормальной силы, создаваемой оперением, и роли этой силы в суммарной нормальной силе. Используется метод дискретных вихрей. Анализ проводится для крыла и переднего горизонтального оперения прямоугольной формы. Шаг разбиения по размаху принят единым для передней и задней несущих поверхностей. Это позволяет избежать искажения получаемых результатов. Все панели крыла и оперения рассматриваются как единая вихревая система, и положение расчетных точек определяется в единой системе координат. Учитывается вертикальное смещение вихря, сходящего с оперения, относительно крыла. Формируется единая система уравнений. Учитывается различие углов атаки передней и задней несущих поверхностей. Анализируется распределение нормальной нагрузки по размаху крыла. Определяются значения коэффициентов нормальной силы для изолированного крыла и для крыла с учетом интерференции с оперением. Отмечено сильное влияние относительного размаха оперения на распределение нормальной силы по размаху крыла. Это находит отражение как в величине нормальной силы, создаваемой крылом, так и во вкладе крыла в общую нормальную силу системы «крыло – оперение». По мере увеличения относительного размаха оперения или угла его отклонения оперение начинает играть основную роль в создании нормальной силы. Аэродинамическая компоновка при этом приобретает признаки схемы «поворотное крыло». Установлено также, что во всех исследованных случаях оперение вносит заметный вклад в суммарную величину нормальной силы. 

The range of subsonic speeds is considered. The research of interference of the front and rear load-bearing surfaces is focused on the assessment of two factors: the degree of lift increasing of the wing-canard system due to the positive canard surface lift force and the role of this force in the total normal force. The discrete vortex method is used. The analysis is carried out for the wing and the canard surface of a rectangular shape. The pitch of the span division is assumed to be the same for the canard surface and wing. This allows us to avoid distortion of the results obtained. All wing and tail panels are considered as a unified vortex system, and the position of the calculated points is determined in a single reference plane. The vertical displacement of the vortex descending from the canard surface relative to the wing is taken into account. A single system of equations is formed. The difference in the angles of attack of the canard surface and wing is taken into account. The distribution of the lift load along the wingspan is analyzed. The values of the coefficients of lift force for the isolated wing and for the wing, taking into account interference with the canard surface, are determined. This is reflected both in the magnitude of the lift force generated by the wing and in the wing’s contribution to the overall normal force of the wing-canard system. A strong influence of the relative wingspan of the empennage on the distribution of lift force over the wingspan is noted. At the same time, the aerodynamic layout acquires the characteristics of a “rotary wing” scheme. It has also been established that in all cases studied, the empennage makes a significant contribution to the total normal force. 

нормальная силакрылооперениесхема «утка»дискретные вихрискос потокаинтерференцияnormal forcewingcanard surfacecanard layoutdiscrete vorticesflow slopeinterferenceReferencesКолесников Г.А., Марков В.К., Михайлюк А.А. Аэродинамика летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1993. 544 с.Kolesnikov, G.A., Markov, V.K., Mikhailyuk, A.A. (1993). Aircraft aerodynamics. Moscow: Mashinostroyeniye, 544 p. (in Russian)Бюшгенс Г.С. Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов. М.: Наука; Физматлит, 1998. 816 с.Byushgens, G.S. (1998). Aerodynamics, stability and controllability of supersonic aircraft. Moscow: Nauka, Fizmatlit, 812 p. (in Russian)Афанасьев П.П. Беспилотные летательные аппараты / П.П. Афанасьев, И.С. Голубев, В.Н. Новиков, С.Г. Парафесь, М.Д. Пестов, И.К. Туркин. М.: МАИ, 2008. 656 с.Afanasyev, P.P., Golubev, I.S., Novikov, V.N., Parafes, S.G., Pestov, M.D., Turkin, I.K. (2008). Unmanned aerial vehicles. Moscow: MAI, 656 p. (in Russian)Бураго С.Г. Аэродинамика летательных аппаратов. М.: РУСАЙНС, 2021. 174 с.Burago, S.G. (2021). Aerodynamics of aircraft. Moscow: RUSAYNS, 174 p. (in Russian)Краснов Н.Ф. Аэродинамика. Ч. II. Методы аэродинамического расчета. М.: Высшая школа, 1976. 368 с.Krasnov, N.F. (1976). Aerodynamics. Part 2. Methods of aerodynamic calculation. Moscow: Vysshaya shkola, 368 p. (in Russian)Лебедев А.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета. М.: Машиностроение, 1973. 616 с.Lebedev, A.A., Chernobrovkin, L.S. (1973). Flight dynamics. Moscow: Mashinostroyeniye, 616 p. (in Russian)Аржанов Ю.И., Визель Е.П. Особенности обтекания маневренного самолета схемы «утка» с двухкилевым вертикальным оперением на больших углах атаки // Ученые записки ЦАГИ. 2020. Т. 51, № 3. С. 3–14.Arzhanov, Yu.I., Vizel, E.P. (2020). Features of the flow around a maneuverable airplane of the tail-first configuration with twin vertical tails at high angles of attack. TsAGI Science Journal, vol. 51, no. 3, pp. 3–14. DOI: 10.1615/tsagiscij.2020036196Болсуновский А.Л., Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П. и др. Аэродинамическое проектирование перспективного дальнемагистрального самолета интегральной схемы // Ученые записки ЦАГИ. 2023. Т. 54, № 6. С. 45–53.Bolsunovsky, A.L., Bragin, N.N., Buzoverya, N.P. et al. (2023). Aerodynamic design of a perspective long-range aircraft in an integral layout. Uchenye zapiski TsAGI, vol. 54, no. 6, pp. 45–53. (in Russian)Визель Е.П., Гончар А.Е. Исследование интерференции между несущими поверхностями на модели самолета в схеме «утка» с крылом обратной стреловидности при малых дозвуковых скоростях // Ученые записки ЦАГИ. 1987. Т. 18, № 4. С. 103–106.Vizel, E.P., Gonchar, A.E. (1987). The study of interference between lifting surfaces on an airplane model in the “canard” scheme with a reverse sweep wing at low subsonic speeds. Uchenye zapiski TsAGI, vol. 18, no. 4, pp. 103–106. (in Russian)Архипов М.Е., Павленко А.А., Севостьянов М.А. Численное исследование интерференции переднего горизонтального оперения с крылом // Материалы XXIX научно-технической конференции по аэродинамике. ЦАГИ, 2018. С. 42.Arkhipov, M.E., Pavlenko, A.A., Sevostyanov, M.A. (2018). Numerical study of interference of the canard surface with the wing. In: Materialy XXIX nauchno-tekhnicheskoj konferencii po aerodinamike, TsAGI, p. 42. (in Russian)Сапегин И.М., Салова А.К. Исследование интерференции частей оперенного тела вращения в различных аэродинамических компоновках // Сборник тезисов работ XLVII Международной молодежной научной конференции. М., 2021. С. 20.Sapegin, I.M., Salova, A.K. (2021). The study of the interference of parts of the feathered body of rotation in various aerodynamic layout. In: Sbornik tezisov rabot XLVII Mezhdunarodnoy molodezhnoy nauchnoy konferentsii. Moscow, p. 20. (in Russian)Калугин В.Т., Воропаев С.Н., Назарова Д.К. Особенности обтекания и расчет аэродинамических характеристик ракет, выполненных по схеме «утка» // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2022. № 3. С. 87–94.Kalugin, V.T., Voropaev, S.N., Nazarova, D.K. (2022). Flow features and aerodynamic analysis of the canard missiles. Russian Aeronautics, vol. 65, no. 3, pp. 533–540. DOI: 10.3103/s1068799822030126Коротков О.В., Воропаев С.Н. Исследование динамики вращения в канале крена малогабаритной ракеты аэродинамической схемы «утка» по результатам летных испытаний // Известия российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2013. № 2 (77). С. 67–73.Korotkov, O.V., Voropayev, S.N. (2013). The study of the dynamics of rotation in the roll channel of a small-sized rocket of the aerodynamic scheme “duck” based on the results of flight tests. Izvestiya rossiyskoy akademii raketnykh i artilleriyskikh nauk, no. 2 (77), pp. 67–73. (in Russian)Песецкий В.А., Песецкий П.В., Песецкий С.В. Особенности обтекания модели самолета схемы утка при малых дозвуковых скоростях // Аэродинамика летательных аппаратов: материалы XVIII школы-семинара. ЦАГИ, 2007. С. 84–85.Pesetskiy, V.A., Pesetskiy, P.V., Pesetskiy, S.V. (2007). Features of the flow around the aircraft model of the duck scheme at low subsonic speeds. In: Aerodinamika letatelnykh apparatov: materialy XVIII shkoly-seminara. TsAGI, pp. 84–85. (in Russian)Глушков Н.Н. О точности расчета аэродинамических характеристик тонких крыльев и профилей методом дискретных вихрей // Ученые записки ЦАГИ. 1982. Т. 13, № 3. С. 125–130.Glushkov, N.N. (1982). On the accuracy of calculating the aerodynamic characteristics of thin wings and profiles using the discrete vortex method. Uchenye zapiski TsAGI, vol. 13, no. 3, pp. 125–130. (in Russian)Белоцерковский С.М., Скрипач Б.К. Аэродинамические производные летательного аппарата и крыла на дозвуковых скоростях. М.: Наука, 1975. 424 с.Belotserkovskiy, S.M., Skripach, B.K. (1975). Aerodynamic derivatives of an aircraft and wing at subsonic speeds. Moscow: Nauka, 424 p. (in Russian)Гришанина Т.В., Шклярчук Ф.Н. Аэроупругость летательных аппаратов. М.: МАИ, 2020. 100 с.Grishanina, T.V., Shklyarchuk, F.N. (2020). Aeroelasticity of aircraft. Moscow: MAI, 100 p. (in Russian)Егоров И.А. Определение коэффициента подъемной силы дугообразного крыла на этапе проектирования [Электронный ресурс] // Труды МАИ. 2022. № 123. 24 с. DOI: 10.34759/trd-2022-123-06 (дата обращения: 16.02.2025).Egorov, I.A. (2022). Taking into account the features of the flow around the arcshaped wings at the design stage. Trudy MAI, no. 123, 24 p. DOI: 10.34759/trd-2022-123-06 (accessed: 16.02.2025).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.