Оптимизация срединной поверхности самолета, имеющего дозвуковой и сверхзвуковой крейсерские режимы полета

• Автор: Игнатьева, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 233 с. : ил

Оглавление

Введение
Глава 1. Постановка задачи оптимизации и особенности решения задачи обтекания в рамках линейной теории
1.1. Постановка задачи оптимизации
1.2. Основные интегральные соотношения
1.3. Метод решения задачи обтекания
1.4. Особенности численной схемы
1.5. Задача о “подъемной силе"
Численное решение
Методические расчеты по определению суммарных и распределенных аэродинамических характеристик
1.6. Задача о "толщине"
Метод решения
Расчеты для крыльев простой ^о^ьЫнтЛаме
Выводы
Глава 2. Вариационный метод решения задач оптимизации в сверхзвуковом потоке
2.1. Оптимизация срединной поверхности многоэлементной несущей системы
2.2. Приложение вариационного метода к решению задач оптимизации профиля крыла
2.3. Методические расчеты
Выводы
Глава 3. Оптимизация многоэлементной аэродинамической компоновки в сверхзвуковом потоке
3.1. Система двух крыльев
3.2. Компоновка “крыло-фюзеляж”
3.2.1. Крыло со сверхзвуковой передней кромкой
Оптимизация компоновки с ограничением на деформацию
фюзеляжа
Дополнительные ограничения
3.2.2. Крыло с дозвуковой передней кромкой Оптимизация с условием на коэффициент подъемной силы Ограничение на величину углов наклона поверхности Условие на балансировку Выводы
Глава 4. Оптимизация срединной поверхности сверхзвукового административного самолета
4.1. Сверхзвуковой крейсерский режим
4.2. Дозвуковой крейсерский режим Заключение
Список литературы Приложение 1 Приложение

Введение
Среди основных направлений при проведении аэродинамических исследований, направленных на создание сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС) второго поколения, можно выделить следующие: улучшение аэродинамических характеристик на крейсерских режимах (сверхзвуковом и трансзвуковом или дозвуковом), на режимах взлета и посадки; решение проблемы "звукового удара" [72,82].
Особенностью СПС второго поколения является то, что они должны иметь два крейсерских режима полета - сверхзвуковой и дозвуковой [82]. Каждый из этих режимов предъявляет своеобразные, часто противоречивые, требования к геометрии самолета. Попытки решения оптимизационной задачи, учитывающей требования как дозвукового (трансзвукового), так и сверхзвукового крейсерского полета пока не дали практических результатов [76]. Наиболее распространен подход, когда определяющим при выборе геометрии является сверхзвуковой режим, так как он предъявляет наиболее жесткие требования [67].
Одна из возможностей повышения качества на крейсерском режиме - это снижение сопротивления, обусловленного подъемной силой, которое составляет большую часть в суммарном сопротивлении летательного аппарата [52]. Например, для сверхзвукового пассажирского самолета "Конкорд" эта величина при М=2,2 может составлять около 35-40% от суммарного сопротивления [54]. Особое место в снижении индуктивного сопротивления отводится применению неплоских несущих поверхностей, которые позволяют наряду с выполнением определенных требований, предъявляемых к самолету, уменьшить (в некоторых случаях значительно) суммарное сопротивление и увеличить аэродинамическое качество аппарата.
Приведенные в [71] теоретические оценки эффективности использования деформации срединной поверхности для треугольных крыльев с дозвуковой передней кромкой на сверхзвуковом режиме показали возможность

следующем виде:
*яр 1=1 і=
л/ J../
т- а Л

(1.25а)
Здесь Ау ке =
коэффициент
аэродинамического влияния от целой расчетной ячейки с вершинами в точках
Пограничный элемент (расчетная ячейка, имеющая пересечение с передней или задней кромкой) может быть в самом общем случае представлен как сумма трех элементов, два из которых имеют прямоугольную форму, а один - треугольную. В формуле (1.26) точки (А/,)и(Я^./и^)характеризуют
область интегрирования и, если вместо них подставить точки, описывающие прямоугольную область, но не привязанные к узлам сетки, то эту формулу можно использовать для расчета коэффициентов аэродинамического влияния от прямоугольных элементов. А для получения формул расчета коэффициентов влияния от треугольных элементов необходимо провести интегрирование по треугольной области. На рис. 1.2а показаны обозначения, введенные для расчета коэффициента аэродинамического влияния (Ак1) для сверхзвуковых кромок:
(кип,)-, (Хы,1л}) (Хицн) (А,_„рн) на узел (Хк,ц1). Соотношение для коэффициента Ауа имеет вид:
Выполняя интегрирование, получим