Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Исследование влияния смещения двигателя по крылу воздушного судна на распространение конденсационного следа

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2022-25-5-48-58

Полный текст:

Аннотация

Публикацией данной статьи авторы продолжают исследования взаимодействия вихревого и конденсационного следов за воздушными судами, начатые в ранее опубликованных статьях в «Научном Вестнике МГТУ ГА». В данной работе приводятся результаты исследования влияния смещения двигателя по крылу самолета А-320 на развитие и распространение конденсационного следа. Напомним, что конденсационный след является продуктом сгорания авиационного топлива в двигателе и представляет собой сконденсированную влагу в виде ледяных кристаллов, которая образуется при определенных состояниях атмосферы. Как показали многочисленные исследования и наблюдения, конденсационные следы могут влиять на теплообменные процессы в атмосфере и, способствуя парниковому эффекту, ухудшать экологию. Особенно это актуально для местности, где проходят многочисленные воздушные транзитные трассы воздушных судов. Было замечено, что смещение двигателя по крылу ближе к фюзеляжу или, наоборот, дальше от фюзеляжа влияет на развитие и распространение конденсационного следа. Поэтому при формировании аэродинамической компоновки будущего самолета конструкторам надо учитывать и этот аспект. Дело в том, что вихревой след, образующийся за воздушным судном, по-разному воздействует на конденсационный след в зависимости от близости двигателя к вихрям, сходящим с планера самолета. Заметим, что вихревой след – это область возмущенного воздушного потока за самолетом, образующаяся в результате его движения. Конденсационный след, взаимодействуя с вихревым, рассеивается в атмосфере, а вещества, входящие в состав конденсационного следа, теряют свою концентрацию. Отметим также, что конденсационный след, взаимодействуя с вихревым следом, может выявлять его структуру, а также визуализировать процессы распространения и затухания вихревого следа. В данной работе для исследования влияния смещения двигателя по крылу самолета А-320 на развитие и распространение конденсационного следа был использован специальный расчетно-программный комплекс, базирующийся на методе дискретных вихрей. В нем при расчете характеристик вихревого следа учитываются полетный вес, скорость и высота полета самолета, его полетная конфигурация, атмосферные условия, осевая скорость в ядре вихря и некоторые другие факторы. Этот комплекс прошел необходимую апробацию и государственную регистрацию. Был выполнен ряд мероприятий по валидации и верификации разработанного комплекса, подтверждающих работоспособность программ, входящих в него, и достоверность получаемых результатов. Получены результаты, которые позволяют понять, как влияет смещение двигателя по крылу самолета А-320 на развитие и распространение конденсационного следа.

Об авторах

А. И. Желанников
Центральный аэрогидродинамический институт имени проф. Н.Е. Жуковского
Россия

Желанников Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

г. Жуковский



А. Н. Замятин
Летно-испытательный институт имени М.М. Громова
Россия

Замятин Андрей Николаевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, начальник отделения

г. Жуковский



Список литературы

1. Zhelannikov A.I., Zamyatin A.N., Chinyuchin Yu.M. Impact of the atmosphere state on interaction of aircraft vortex and condensation trails // Научный Вестник МГТУ ГА. 2022. Т. 25, № 2. С. 70–79. DOI:10.26467/2079-0619-2022-25-2-70-80

2. Grigorev M.A., Zamyatin A.N., Rogozin V. Airflow visualization during research of large scale vortex flows // ICAS 2016. 30th Congress of the International Council of the Aeronautical Science in Daejeon. Korea, September 2016. Pp. 1–7.

3. Ginevsky A.S., Zhelannikov A.I. Vortex wakes of aircrafts. Heidelberg: Springer-Verlag Berlin, 2009. 154 p. DOI:10.1007/978-3-642-01760-5

4. Winckelmans G. Experimental and numerical study of counter-rotating vortex pair dynamics in ground defect / G. Winckelmans, C. Cottin, G. Daeninck, T. Leweke // 18th Congress Français de Mécanique. Grenoble, France, 27–31 August 2007. Pp. 28–33.

5. Winckelmans G. Assessment of multiscale models for LES: spectral behavior in very high Reynolds number turbulence and cases with aircraft wakes vortices / G. Winckelmans, L. Bricteux, R. Cocle, M. Duponcheel, L. Georges // Proceedings 5th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP-5). Garching, Germany, 27–29 August 2007. Vol. 1. Pp. 327–331.

6. Frech M., Holzapfel F. Skill of an aircraft wake-vortex model using weather prediction and observation // Journal of Aircraft. 2008. Vol. 45, no. 2. Pp. 461–470. DOI:10.2514/1.28983

7. Holzapfel F., Steen M. Aircraft wakevortex evolution in ground proximity: analysis and parameterization // AIAA J. 2007. Vol. 45, no. 1. Pp. 218–227. DOI:10.2514/1.23917

8. Stephan A. Effects of detailed aircraft geometry on wake vortex dynamics during landing / A. Stephan, D. Rohlmann, F. Holzäpfel, R. Rudnik // Journal of Aircraft. 2019. Vol. 56, no. 3. Pp. 974–989. DOI:10.2514/1.C034961

9. Barnes C.J., Visbal M.R., Huang P.G. On the effects of vertical offset and core structure in stream wise oriented vortex–wing interactions // Journal of Fluid Mechanics. 2016. Vol. 799. Pp. 128–158. DOI:10.1017/jfm.2016.320

10. McKenna C., Bross M., Rockwell D. Structure of a stream wise oriented vortex incident upon a wing // Journal of Fluid Mechanics. 2017. Vol. 816. Pp. 306–330. DOI:10.1017/jfm.2017.87

11. Unterstrasser S., Stephan A. Far field wake vortex evolution of two aircraft formation flight and implications on young contrails // The Aeronautical Journal. 2020. Vol. 124, iss. 1275. Pp. 667–702. DOI:10.1017/aer.2020.3

12. Stephan A., Schrall J., Holzäpfel F. Numerical optimization of plate-line design for enhanced wake-vortex decay // Journal Aircraft. 2017. Vol. 54, no. 3. Pp. 995–1010. DOI:10.2514/1.C033973

13. Желанников А.И., Замятин А.Н. Расчетно-программный комплекс для системы вихревой безопасности. Патент № 2015614783 РФ, опубл. 28.04.2015.

14. Белоцерковский С.М., Ништ М.И. Отрывное и безотрывное обтекание тонких крыльев идеальной жидкостью. М.: Наука, 1978. 277 с.

15. Вышинский В.В., Судаков Г.Г. Вихревой след самолета в турбулентной атмосфере // Труды ЦАГИ. 2006. Вып. 2667. 155 с.

16. Вышинский В.В., Судаков Г.Г. Вихревой след самолета и вопросы безопасности полетов // Труды МФТИ. 2009. Т. 1, № 3. С. 73–93.

17. Анимица О.В. Моделирование на пилотажном стенде дозаправки самолета в полете / О.В. Анимица, А.М. Гайфуллин, А.А. Рыжов, Ю.Н. Свириденко // Труды МФТИ. 2015. Т. 7, № 1. С. 3–15.

18. Босняков И.С., Судаков Г.Г. Моделирование разрушения вихревого следа за пассажирским самолетом с помощью методов вычислительной аэродинамики // Труды ЦАГИ. 2013. Вып. 2730. С. 3–12.

19. Апаринов В.А., Дворак А.В. Метод дискретных вихрей с замкнутыми вихревыми рамками // Труды ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 1986. Вып. 1313. С. 424–432.

20. Белоцерковский С.М., Гиневский А.С. Моделирование турбулентных струй и следов на основе метода дискретных вихрей. М.: Физматлит, 1995. 368 с.


Рецензия

Для цитирования:


Желанников А.И., Замятин А.Н. Исследование влияния смещения двигателя по крылу воздушного судна на распространение конденсационного следа. Научный вестник МГТУ ГА. 2022;25(5):48-58. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2022-25-5-48-58

For citation:


Zhelannikov A.I., Zamyatin A.N. Investigation of the influence of engine displacement along the aircraft wing on the propagation of a condensation trail. Civil Aviation High Technologies. 2022;25(5):48-58. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2022-25-5-48-58

Просмотров: 94


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)