ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ВИХРЕВОГО ОБТЕКАНИЯ НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДЕЛИ СВЕРХЗВУКОВОГО МАНЕВРЕННОГО САМОЛЕТА

В работе приводятся численные исследования влияния особенностей вихревого обтекания, в частности явления «взрыва» вихрей, на продольные и боковые аэродинамические характеристики (АДХ) модели маневренного самолета. Численное моделирование вихревого обтекания проводилось при малых дозвуковых скоростях (М = 0,15) в широком диапазоне углов атаки α = 0 ÷ 35° при нулевом угле скольжения β = 0°, а также при фиксированных значениях угла атаки а = 10,25,30,35° в широком диапазоне углов скольжения β = 0 ÷ 20° с помощью k — ω SST модели турбулентности с коррекцией на кривизну линий тока в силу нечувствительности стандартной модели к подобным эффектам. Получено удовлетворительное согласование результатов расчета с экспериментальными данными как по продольным, так и боковым АДХ в широком диапазоне углов атаки и скольжения. По результатам расчетов объяснены все основные нелинейности в интегральных характеристиках, связанные с явлением «взрыва» и интерференцией вихревых структур. Выявлены следующие физические особенности вихревого обтекания модели маневренного самолета и их влияние на продольные и боковые АДХ. Явление «взрыва» вихревых структур существенным образом влияет на АДХ модели. Причем с увеличением угла атаки точка «взрыва» вихрей перемещается вверх по потоку. При обтекании со скольжением вихри разрушаются асимметричным образом, что приводит к потере поперечной устойчивости модели. Взаимодействие носового и консольного вихрей, а также относительное положение точек разрушения вихрей в диапазоне углов атаки 18° < α < 28° при β = 0° приводят к нелинейностям в зависимостях коэффициентов подъемной силы и продольного момента по углу атаки. Явление «взрыва» вихрей существенным образом влияет на вклад оребренной носовой части в путевую устойчивость. Причем его влияние может кардинальным образом отличаться при различных углах атаки (α = 25-30° и 35°). Локальное изменение обводов носовой части на виде в плане также существенным образом влияет на путевую устойчивость вследствие затягивания «взрыва» вихря.

1. Skow A.M., Titiriga A.Jr., Moore W.A. Fore-body/Wing Vortex Interactions and Their Influence on Departure and Spin Resistance // AGARD conference proceedings 247. High Angle of Attack Aerodynamics. 1979. P. 6.

2. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994. Vol. 32, August, № 8. Pp. 1598-1605.

3. Spalart P.R., Shur M. On the sensitization of turbulence model to rotation and curvature // Aerospace Science and Technology. 1997. Vol. 1, № 5. Pp. 297-302.

4. Shur M.L. Turbulence modeling in rotating and curved channels: Assessing the Spalart-Shur Correction / M.K. Strelets, A.K. Travin, P.R. Spalart // AIAA Journal. 2000. Vol. 38, № 5. Pp. 784-792.

5. Smirnov P.E., Menter F.R. Sensitization of the SST turbulence model to rotation and curvature by applying the Spalart-Shur correction term // Journal of Turbomachinery / ASME. 2009. Vol. 131, № 4. Pp. 1-8.

6. Lambourne N.C., Pusey P.S. Some visual observations of the flow over a swept-back wing in a water tunnel, with particular reference to high incidence // Aeronautical Research Council Current Papers. 1955. № 192. Pp. 1-23.

7. Lambourne N.C., Bryer D.W. The bursting of leading-edge vortices-some observations and discussion of the phenomenon // Aeronautical Research Council Reports and Memoranda. 1961. № 3282. Pp. 1-36.