cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)caht-839Research ArticleСтатьиАЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ «ВИНТ В КОЛЬЦЕ» В УСЛОВИЯХ ОБТЕКАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ПОТОКОМ ПОД НУЛЕВЫМ УГЛОМ АТАКИAERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF “FAN-IN-FIN” SYSTEM IN CONDITION OF FLOWING UNDER ZERO ATTACK ANGLEШайдаковВ. И.ShaydakovV. I.

профессор кафедры «проектирование вертолетов»

noemail@neicon.ruМАИRussian Federation2016281120160226165174Copyright © Шайдаков В.И., 20162016Шайдаков В.И.Shaydakov V.I.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/839

Винт в кольце может применяться в качестве фенестронов одновинтовых вертолетов, движителей малоскоростных самолетов, дирижаблей, а также в виде автономных систем дистанционно пилотируемых летательных аппаратов (ДПЛА). Данная работа является продолжением исследований автора в области аэродинамики винта в кольце.Предлагается метод расчета аэродинамических характеристик системы «винт в кольце» с цилиндрическим диффузором ограниченной длины в режимах обтекания под нулевым углом атаки. Исследуется характер обтекания системы внешним потоком. Даются формулы для расчета скоростей протекания потока через диск винта, которые уменьшаются с ростом длины диффузора и скорости полета.Определяется соотношение подъемных сил винта и кольца на рассматриваемых режимах, а также импульсное сопротивление системы, возникающее вследствие крутого поворота потока в канале. Величина импульсного сопротивления достаточно велика, что приводит к отклонению назад полной аэродинамической силы системы. Этот угол растет с увеличением длины диффузора и на средних скоростях может достигать 30°.Достоверность предлагаемых алгоритмов подтверждена сравнением результатов расчетов с экспериментальными данными для фенестрона вертолета, а также корпуса ДПЛА, испытанного в аэродинамической лаборатории МАИ.

Fan-in-fin system can be used as single-rotor helicopter fenestrons propulsion system of low-speed airplanes and dirigibles as well as vehicles with remote control.The article suggests way to continue the author’s research in the field of fan-in-fin system aerodynamics.It also offers a method of aerodynamic characteristics of “fan-in-fin” (fenestron) system with cylindrical diffuser of limited length in flow regime under zero angle of attack calculation. The article gives some formula to calculate the flow velocity through the disk area which decrease with the increase of the defusser and air speed.Correlation between fan thrust power and ring thrust on these regimes and momentum drag are found. Momentum drag is high enough, this fact leads to back deviation of total aerodynamic force system. This angle increases with increase of the diffuser length and at medium speed it can reach 30°.Certainty of suggested algorithms is proved by comparison with experiments for helicopter fenestron and unmanned air vehicle by tests in wind tunnel of MAI.

система «винт в кольце»фенестронгоризонтальный полетаэродинамические характеристикиfan-in-fin systemfenestronhorizontal flightaerodynamics characteristicsReferencesШайдаков В.И. Аэродинамика винта в кольце с коллектором и коротким диффузором в режиме работы на месте // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 4. С. 36-46Shaydakov V.I. Aerodynamics of the “fan-in-fin” system with short collector and the diffuser in a hover. The MAI [Moscow Aviation Institute] Scientific Bulletin. Moscow, 2013. Vol. 20. No. 4. P. 36–46.Шайдаков В.И. Аэродинамика винта в кольце. М.: Изд-во МАИ, 1996. 88 cShaydakov V.I. Aerodynamics of “fan-in-fin” system. Moscow, MAI [Moscow Aviation Institute] publishing, 1996.Шайдаков В.И., Завалов О.А. Аэродинамическое проектирование фенестрона. М.: Изд-во МАИ, 1980. 66Shaydakov V.I., Zavalov O.A. Aerodynamic design of helicopter fenestron. Moscow, MAI [Moscow Aviation Institute] publishing, 1980.Шайдаков В.И. Обобщенная дисковая вихревая теория и методы расчета индуктивных скоростей несущего винта вертолета // Проектирование вертолетов. Вып. 66, М.: Изд-во МАИ, 1977. С. 9-28Shaydakov V.I. Generalized vortex theory and inductive methods of calculation speeds of helicopter rotor. In the book “Helicopter design”. Vol. 66. Moscow, MAI [Moscow Aviation Institute] publishing, 1977.Дубасов В.Т. Количество движения и момент количества движения, создаваемого замкнутым вихревым шнуром // Аэродинамика вертолета. М.: Изд-во МАИ, 1972. С. 50-63Dubasov V.T. The momentum and angular momentum created by the closed vortex cord. In the book “Helicopter aerodynamics”. Moscow, MAI [Moscow Aviation Institute] publishing, 1972.Russier М. The Fenestron Antitorque Concept. The Royal Aeronautical Society Conference on Helicopter Yaw Control Concepts, London, March 1990Russier М. The Fenestron Antitorque Concept. The Royal Aeronautical Society Conference on Helicopter Yaw Control Concepts, London, March 1990.Мойзых Е.И., Кузнецов А.В., Завалов О.А. Экспериментальные исследования аэродинамических характеристик дистанционно-пилотируемого летательного аппарата с несущей системой «винт в кольце». Труды МАИ. 2012. № 50. С. 11Moizykh E.I., Kuznetcov A.V., Zavalov O.A. Experimental study of aerodynamic characteristics of the remotely-piloted aircraft from the carrier system "fan-in-fin". Elektronnyj zhurnal «Trudy MAI». 2012. No. 50. available at: http://www.mai.ru/science/trudy.

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