Исследования гидродинамики вынужденной посадки летательных аппаратов на воду и разработка на их основе рекомендаций по выбору параметров ЛА

• Автор: Гонцова, Лариса Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.07.02, 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 233 с. : ил.

Содержание
Введение

Рисунки к Введению.

Глава 1. Гидродинамика ДА при вынужденной посадке на воду

1.1 Исследования моделей фюзеляжей самолетов в Опытовом бассейне и установке Бак переменного давления.
1.1.1 Описание экспериментальных установок Опытовый бассейн и Бак переменного давления.

1.1.2 Описание исследуемых моделей.

1.1.3 Методика проведения экспериментальных исследований и анализ полученных результатов

1.2 Исследования моделей фюзеляжей самолетов на скоростном стенде.

1.2.1 Описание экспериментальной установки Скоростной стенд.

1.2.2 Описание исследуемой модели .

1.2.3 Методика проведения экспериментальных исследований и анализ полученных результатов
Рисунки к Главе
Глава 2. Разработка методики моделирования вынужденной посадки ЛА
2.1 Методика катапультных испытаний
2.1.1 Анализ размерностей
2.1.2 Моделирование натурных условий обтекания самолета при движении по воде и его особенности
2.1.3 Требования к катапультной установке
2.1.4 Требования к катапультируемой модели.
2.1.5 Методика измерения параметров движения модели
2.1.6 Методика моделирования начальных условий приводнения
2.2 , Моделирование прочности элементов конструкции самолета.
2.2.1 Общая и местная прочность конструкции планера.
2.2.2 Методы моделирования разрушения узлов крепления агрегатов самолета.
2.3 Методика моделирования вынужденных посадок вертолетов
2.3.1 Требования к моделям
2.3.2 Комплекс исследований характеристик аварийного приводнения вертолета
2.3.2.1 Определение характеристик остойчивости вертолета
2.3.2.2 Исследования динамики приводнения вертолета.
2.3.2.3 Моделирование приводнения вертолета на надувных
поплавках.
2.3.2.4 Определение характеристик свободного дрейфа вертолета в условиях ветрового волнения.
Рисунки к Главе 2.
Глава 3. Исследования проблемы отрыва потока при глиссировании гладких тел
3.1 Гидродинамика стационарных режимов глиссирования.
3.1.1 Безотрывный режим глиссирования
3.1.2 Процесс перехода от безотрывного режима глиссирования к отрывному при повышении скорости глиссирования скоростной отрыв
3.1.3 Глиссирование с отрывом потока.
3.2 Гидродинамика нестационарного глиссирования.
3.2.1 Стартовый отрыв потока и роль фактора адгезии
3.2.1.1 Малая буксировочная установка
3.2.1.2 Результаты экспериментальных исследований
3.2.2 Влияние отрицательных ускорений на отрыв потока
3.2.2.1 Теоретические оценки.
3.2.2.2 Экспериментальные исследования глиссирования сферы с
замедлением.
Рисунки к Главе 3.
Глава 4. Анализ особенностей посадки на воду ЛА различных компоновок и влияния параметров самолета на характеристики вынужденной посадки по результатам испытаний моделей
4.1 Условия обеспечения безопасной вынужденной посадки самолета на воду
4.2 Параметры, определяющие режимы захода на посадку
4.2.1 Влияние кинематических параметров приводнения на характеристики вынужденной посадки самолета на воду и обеспечение ее безопасности
4.2.1.1 Влияние величины посадочной скорости.
4.2.1.2 Влияние угла наклона траектории вертикальной скорости приводнения..
4.2.1.3 Влияние начального угла тангажа
4.2.1.4 Влияние угла крена
4.2.2 Влияние положения механизации крыла.
4.2.3 Влияние выпуска шасси
4.2.4 Влияние направления посадки относительно направления движения волн и ветра
4.3 Особенности приводнения вертолетов и некоторые вопросы их аварийной посадки на воду.
4.3.1 Анализ процесса аварийной посадки вертолета на воду
4.3.1.1 Приводнение вход в воду.
4.3.1.2 Переходный этап.
4.3.1.3 Дрейф.
Рисунки к Главе
Глава 5. Влияние конструктивных параметров самолетов на характеристики вынужденной посадки на воду и обеспечение ее безопасности.
Формирование практических рекомендаций по выбору параметров I с учетом возможности вынужденной посадки на воду.
5.1 Влияние формы фюзеляжа
5.1.1 Влияние формы поперечного сечения днища фюзеляжа
5.1.2 Влияние формы бокового вида фюзеляжа.
5.1.3 Влияние удлинения фюзеляжа.
5.2 Влияние формы и положения крыла.
5.2.1 Влияние высоты установки крыла.
5.2.2 Влияние угла установки крыла.
5.2.3 Влияние формы профиля, угла стреловидности и угла поперечного V крыла.
5.3 Влияние положения горизонтального оперения
5.4 Влияние положения двигателей и воздушных винтов.
5.5 Влияние лыжного шасси как элемента Конструкции самолета
5.5.1 Расчт посадки модели на воду
5.5.2 Экспериментальное исследование самолета с лыжным шасси .
5.6 Особенности компоновки вертолетов, оборудованных для полетов над морем.
Рисунки к Главе 5.
Заключение
Список использованной литературы


Испытания, заключающиеся в буксировке моделей в гидроканале с постоянной скоростью, не позволяют воспроизвести все этапы посадки изза невозможности моделирования посадочного удара, торможения, а также изза ограничений движения моделей по курсу и крену. Такие испытания могут быть пригодны только для получения отдельных гидродинамических характеристик, а также для исследований специфических особенностей обтекания водой некоторых элементов самолета. Наиболее оптимальным методом экспериментальных исследований вынужденной посадки самолетов на воду в настоящее время признан метод катапультных испытаний свободнолетающих динамически подобных моделей ,Ю8. Хотя модельные испытания и не могут дать исчерпывающий ответ на все вопросы, однако в настоящее время в мировой практике характеристики вынужденной посадки на воду самолета, полученные без проведения модельных испытаний, не считаются достоверными. Совокупностью перечисленных выше факторов определяется актуальность диссертационной работы. Основы моделирования аварийной посадки на воду были заложены исследованиями ученых и инженеров ЦАГИ Никитина В. В., Николаева М. Н., Платова Н. К., Тихонова А. И., Стародубцева П. С., Шорыгина О. П., Беляевского А. Н., Осьминина . Г.В. Логвинович заложил основы гидродинамики тел со свободными границами. Им впервые рассмотрена задача о вертикальном погружении кругового цилиндра . О.П. Шорыгин, Ю. Ф. Журавлев и . Шульман экспериментально исследовали погружение цилиндра в невесомую жидкость . В работе А. Д. Васина рассмотрены вопросы нестационарного глиссирования конусов и цилиндров 5. М.Г. Щеглова исследовала рикошет шара и определила силу при глиссировании шара по поверхности воды . Все эти и многие другие работы относятся к погружению и глиссированию тел канонической формы цилиндр, конус, шар. Вопросы глиссирования тел оживальной формы типа фюзеляжей сухопутных самолетов не рассмативались. При моделировании процесса аварийной посадки самолетов на воду не учитывались особенности гидродинамики тел гладких форм. ДА и кинематических параметров приводнения с учетом возможности такой посадки. На основе проведенных исследований разработана принципиально новая методика моделирования отрывных течений, включающая, в частности, метод создания на моделях искусственного отрыва потока при скоростях, существенно меньших значений мс, что позволяет получить подобие натурной и модельной динамики приводнения. Разработаны способы моделирования разрушения узлов крепления отдельных агрегатов самолета в процессе посадки на воду. Сформированы практические рекомендации по выбору конструктивных параметров ДА различных типов и параметров их приводнения с учетом возможности их вынужденной посадки на воду. ЦАГИ, опубликованы в четырнадцати работах автора, доложены и обсуждены на одной Всероссийской и восьми международных конференциях, защищены авторским свидетельством , 78. Диссертационная работа состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Во Введении проводится обоснование актуальности темы диссертации, новизны и достоверности полученных в ней результатов, делается аналитический обзор различных летных происшествий, связанных с аварийной посадкой на воду летательных аппаратов сухопутного базирования, приводятся требования относящихся к изучаемой проблеме норм летной годности, обосновывается необходимость и целесообразность проведения модельных испытаний для сертификации самолетов и вертолетов, дается постановка задачи, приводятся сведения по структуре и объему диссертации. В первой главе рассмотрены особенности гидродинамики I при вынужденной посадке на воду, приведены результаты исследования моделей фюзеляжей самолетов в гидроканапе и на скоростном стенде. Во второй главе проводится разработка методики моделирования вынужденной посадки 1 на воду, приводятся результаты моделирования натурных условий обтекания самолета при движении по воде, моделирования прочности элементов конструкции самолета, начальных условий приводнения. Предлагается методика моделирования вынужденных посадок вертолетов.