Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ ФЮЗЕЛЯЖА, НАПРАВЛЕННАЯ НА УМЕНЬШЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОМПОНОВКИ «КРЫЛО - ФЮЗЕЛЯЖ» ПРИ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ

Полный текст:

Аннотация

В работе рассмотрена оптимизация формы фюзеляжа в конфигурации «крыло - фюзеляж». Рассмотрено три постановки задачи. В первой угол атаки зафиксирован и равен нулю, крыло имеет симметричный профиль, а фюзеляж задается круговыми сечениями. Во второй фюзеляж задается эллиптическими сечениями. В третьей угол атаки варьируется, коэффициент подъемной силы зафиксирован, крыло предварительно оптимизировано, а фюзе- ляж задается сечениями, состоящими из верхнего и нижнего полуэллипсов с возможностью смещения сечения вдоль вертикальной оси. Во всех постановках задачи объем компоновки, длина фюзеляжа, форма и положение крыла, форма первого и последнего сечений фюзеляжа зафиксированы. В роли целевой функции выступает коэф- фициент сопротивления. Оптимизация проведена с помощью непрямого метода оптимизации, основанного на са- моорганизации. Аэродинамические коэффициенты получались в результате решения уравнений Рейнольдса с за- мыканием по модели турбулентности SST в коммерческом программном пакете Ansys CFX на структурированных многоблочных расчетных сетках. Результаты оптимизации сравниваются с конфигурацией, спроектированной тра- диционным образом. Фюзеляж этой конфигурации имеет цилиндрический участок в области стыка с крылом и носовую часть в виде оживала Кармана. Решение задачи оптимизации в первой постановке снижает коэффициент сопротивления компоновки «крыло - фюзеляж» при нулевом угле атаки примерно на 3 %. Использование фюзеля- жей эллиптического сечения позволяет снизить коэффициент сопротивления на нулевом угле атаки на 9 %. Реше- ние задач оптимизации в первых двух постановках позволяет снизить сопротивление в широком диапазоне углов атаки. При коэффициенте подъемной силы, выбранном для третьей постановки задачи в качестве ограничения, величина уменьшения сопротивления составляет порядка 7 %. Дальнейшее снижение сопротивления за счет ис- пользования вариации формы фюзеляжа, несимметричной относительно горизонтальной плоскости, составляет порядка 2,5 %. При этом фюзеляж оптимальной конфигурации имеет характерный подфюзеляжный «грот» - под- жатие с боков при продолжающемся нарастании высоты. Носовая часть оптимального фюзеляжа расширена, имеет треугольную форму в плане и отклонена вниз.

Об авторах

Н. Д. Агеев
ЦАГИ
Россия


А. А. Павленко
ЦАГИ, МФТИ
Россия


Список литературы

1. Morgenstern J., Norstrud N., Sokhey J., Martens S., and Alonso J.J. Advanced Concept Studies for Supersonic Commercial Transports Entering Service in the 2018 to 2020 Period. Phase I Final Report. NASA/CR-2013-217820. February. 2013. 308 p

2. Концепция и компоновка СДС/СПСснизким уровнем звукового удара и шума / С.В. Ляпунов, С.Л. Чернышев, В.Г. Юдин, М.Ю. Вовк, В.Е. Макаров, А.А. Пожаринский, А.В. Роднов, В.Н. Титов // Материалы XXVII научно-технической конференции по аэродина- мике / Центральный Аэрогидродинамический институт имени проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ). М., 2016. C. 156-157

3. Guan X. Supersonic Wing-Body Two-Level Wave Drag Optimization Using Extended Far- Field Composite-Element Methodology. AIAA Journal, Vol. 52, no. 5, May 2014. Pp. 981-990

4. Munjulury R.C., Staack I., Abdalla A., Melin T., Jouannet C., Krus P. Knowledge-based Design for Future Combat Aircraft Concepts. ICAS 2014 proceedings. 9 p

5. Микеладзе В.Г., Титов В.М. Основные геометрические и аэродинамические характе- ристики самолетов и ракет: Справочник. М.: Машиностроение, 1982. 149 c

6. Petersen Robert B. Comparison of Experimental and Theoretical Zero-Lift Wave-Drag Re- sults for Various Wing-Body-Tail Combinations at Mach Numbers Up to 1.9. 1957. 51 p

7. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA journal 32.8. 1994. Pp. 1598-1605

8. Egorov I.N. et al. IOSO Optimization Toolkit-Novel Software to Create Better Design. 9th AIAA/ISSMO symposium on multidisciplinary analysis and optimization. AIAA. Vol. 5514. 2002. 9 p

9. Ageev N. and Pavlenko A. Minimization of body of revolution aerodynamic drag at super- sonic speeds. Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal 88.2. 2016, pp. 246-256

10. Baals D.D., Robins A.W. and Harris R.V. Jr. Aerodynamic design integration of super- sonic aircraft. Journal of Aircraft 7.5. 1970, pp. 385-395


Для цитирования:


Агеев Н.Д., Павленко А.А. ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ ФЮЗЕЛЯЖА, НАПРАВЛЕННАЯ НА УМЕНЬШЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОМПОНОВКИ «КРЫЛО - ФЮЗЕЛЯЖ» ПРИ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ. Научный вестник МГТУ ГА. 2016;19(6):110-117.

For citation:


., . FUSELAGE SHAPE OPTIMIZATION AIMED AT WING-FUSELAGE CONFIGURATION DRAG REDUCTION AT SUPERSONIC SPEEDS. Civil Aviation High TECHNOLOGIES. 2016;19(6):110-117. (In Russ.)

Просмотров: 212


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


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