Анализ и выбор рациональной аэродинамической компоновки экраноплана

• Автор: Антипин, Максим Иванович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 213 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭКРАНОПЛАНОВ РАЗЛИЧНЫХ

АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ КОМПОНОВОК

1Л Экраиопланы в транспортной системе мира. Эффективность

применения экранопланов

1.2 Экранопланы, классификация, уровень технического развития

1.3 Проблемы создания экранопланов

1.3.1 Компоновки экранопланов

1.4 Исследования и методы выбора рациональной компоновки

экраноплана
1.5 Цель и задачи исследования
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ НЕСУЩЕЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ПЛАНЕ И ИХ ВЗАИМНОГО ПОЛОЖЕНИЯ НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.1 Вихревая теория и метод дискретных вихрей применительно к задачам околоэкранной аэродинамики экранопланов различных аэродинамических схем
2.2 Влияние формы несущих поверхностей в плане на аэродинамические характеристики вблизи экрана
2.3 Влияние взаимного положения несущих поверхностей конечного размаха на аэродинамические характеристики вблизи экрана
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ОБЛИКА ЭКРАНОПЛАНА НА ЭТАПЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
3.1 Массовые характеристики
3.2 Аэродинамические характеристики
3.3 Балансировочные характеристики
3.4 Характеристики силовой установки
3.5 Расчетная модель функции локальной эффективности экраноплана
3.6 Методика выбора рациональных параметров
аэродинамической компоновки экраноплана
3.6.1 Алгоритм выбора рациональных параметров
аэродинамической компоновки
3.6.2 Формирование таблицы испытаний
3.6.3 Целевые функции
3.6.4 Критериальные ограничения
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ НЕСУЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ВЗАИМНОГО ПОЛОЖЕНИЯ НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
4.1 Методы исследования движения вблизи опорной поверхности
4.2 Конструктивная схема экспериментальной установки
4.3 Аэродинамический эксперимент
4.4 Методика аэродинамического эксперимента
4.4.1 Расчет тарировочных коэффициентов тензовесов
4.4.2 Оценка погрешности эксперимента
4.5 Результаты по главе
5 ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ ПОСТРОЕНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.
РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ
5.1 Результаты по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А. РАСЧЕТ ТАРИРОВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕНЗОВЕСОВ
А1 Двухкомпонентные тензовесы
А2 Трехкомпонеитные тензовесы
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ КОМПОНОВОК В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ТЕКСТ ПРОГРАММЫ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАЛОГО ЭКРАНОПЛАНА ТИПА А»

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
1МО -Международная Морская Организация АДК-аэродинамическая компоновка АЦП-аналого-цифровой преобоазователь ВО-вертикальное оперение ВСС-высокоскоростное судно ГО-горизоцтальное оперение ДТРД-двухконтурный турбореактивный двигатель ИАПО-Иркутское авиационное производственное объединение ИКАО- Международная Организация Гражданской Авиации ИПП-исследование пространства параметров ИрГТУ-Иркутский государственный технический университет ЛА-летательный аппарат
ЛП- последовательности -последовательности псевдослучайных чисел
ЛТХ- летно-технические характеристики
МДВ-метод дискретных вихрей
ПГО-переднее горизонтальное оперение
ПД-поршневой двигатель
ПЭВМ-персональная электронно-вычислительная машина
САУ- система автоматического управления
СВП-судно на воздушной подушке
СПК-судно на подводных крыльях
СУ-силовая установка
ТВД-турбовинтовой двигатель
ТВлД-турбовинто-вентиляторый двигатель
ТЗ-техническое задание
ТРД-турбореакти вный двигатель
ТС-транспортное средство
ТТТ-тактико-технические требования
ЦАП- цифро-аналоговый преобразователь
ЭВМ-электронно-вычислительная машина
ЭП-экраноплан

двигатель М-63 мощностью 23,5 кВт (32 л.с.) с понижающим редуктором, тянущим воздушным винтом диаметром 1,6 м. Через специальный канал воздухозаборника, расположенного за винтом в нижней его части, воздух отбираемый от струи за воздушным винтом, нагнетался под платформу. При оборотах двигателя 5500 об/мин винт развивал стартовую тягу 120 даН. Масса полезной нагрузки при статических испытаниях аппарата составляла около 200 кг, при этом зазор между нижней частью аппарата и опорной поверхностью составлял 3...5 см. В дальнейшем аппарат АВП-2 был передан на Иркутское авиационное производственное объединение (АО ИАПО) для его дальнейшей доводки и запуска в серийное производство.
Перед выполнением проектировочных расчетов экраноплана "Байкал-2" были проведены испытания двух крупномасштабных моделей проектируемого аппарата. Это позволило с большой степенью достоверности определить масштаб изготовления натуры и опробовать такие новые технические решения, как применение шасси на воздушной подушке на экраноплане, использование переднего горизонтального оперения с новыми аэродинамическими формами, отработать мероприятия по обеспечению путевой и поперечной устойчивости при движении экраноплана вблизи экрана и вне его влияния.
Первая модель для получения эквивалентных процессов с точки зрения достоверности получаемых результатов испытывалась в условиях необращенного потока с помощью специально оборудованного катера-буксировщика. В процессе испытаний уточнялась форма несущих поверхностей (основного крыла и ПГО), их площадь, а также отрабатывались вопросы улучшения поперечной устойчивости модели за счет установки концевых крылышек и аэродинамических демпферов.
Вторая модель была сделана самоходной с двигателем мощностью 3,75Вт. На этой модели отрабатывались вопросы, связанные с обеспечением амфибийности аппарата, а также вопросы обеспечения продольной устойчивости модели в условиях свободного полета.
Экраноплан "Байкал-2" спроектирован в соответствии с требованиями Речного Регистра России судов класса "Р". При этом для водителя требуется нотификация судоводителя, позволяющая управлять судном с силовой установкой до 100 л.с. При взлетной массе 0,59 т экраноплан может нести полезную нагрузку 0,26 т на крейсерской высоте полета 0,2...0,6 м со скоростью 120 км/ч на дальность до 400 км.
В качестве энергетической установки использован австрийский двигатель "КОТАХ-912иЬ" мощностью 60 кВт (80 л.с.), вращающий 6-лопастной винт диаметром 1,45 м. Данная силовая установка способна обеспечить экраноплану 140 даН тяги на взлетном режиме и до 50 даН на крейсерском (околоэкранном) режиме полета, что позволяет развить