STUDY OF AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF A FUSELAGE MODEL WITH A RADAR COMPLEX IN THE FORM OF A DISK

Full Text

В настоящее время получили распространение антенны радиолокационных комплексов в виде круглого диска, который располагается над фюзеляжем и устанавливается на одном или двух пилонах. Представляет интерес исследование влияния высоты расположения антенны радиолокационного комплекса на аэродинамические характеристики системы фюзеляж-антенна.

Условия и методы исследования

Для определения аэродинамических характеристик исследуемой системы тел использовался экспериментальный тензометрический метод измерения сил, действующих на модель.

В данном исследовании выбрана схема с одним пилоном, установленным в базовой плоскости самолёта. Общий вид исследуемой модели в двух проекциях изображён на рис. 1, где 1 – вставка для обтекателя антенны, 2 – пилон, 3 – хвостовая часть фюзеляжа модели, 4 – центральная часть фюзеляжа модели, 5 – носовая часть фюзеляжа модели, 6 – обтекатель антенны. Трёхмерное изображение модели, выполненное в программе Компас 3D, представлено на рис. 2.  Основные геометрические размеры модели приведены в табл. 1. Модель полностью напечатана на 3D принтере, в качестве материала был выбран пластик PET-G.

Испытания проводились в дозвуковой аэродинамической трубе (АДТ) Т-3 Самарского университета [1]. Площадь рабочей части АДТ равна 0,24 м², скорость набегающего потока составила 25 м/с, число Рейнольдса равно $Re=1,08\times {10}^6$, а число Маха равно $M=0,072$. На рис. 3 представлено фото модели в рабочей части аэродинамической трубы.

Эксперименты выполнены для моделей изолированного фюзеляжа, обтекателя антенны и для модели в сборке с пятью различными высотами установки антенны на пилоне. Относительные высоты расположения антенны, обезразмеренные по радиусу круглого фюзеляжа, составляли: 1 (поверхность антенны и фюзеляжа имели точку касания, схема высокоплана); 1,5; 2; 3; 4 (схемы парасоль). Диапазон углов атаки выбран следующим: от –2° до 10° с шагом 1° градус. Исследуемые модели продувались трижды.

Табл. 1. Основные характеристики исследуемой модели

Результаты и их обсуждение

Полученные зависимости коэффициента подъёмной силы (синяя кривая) и лобового сопротивления (оранжевая кривая) для изолированных фюзеляжа и антенны от угла атаки изображены на рис. 4 и 5, соответственно. Получены коэффициенты подъёмной силы (рис. 6) и лобового сопротивления (рис. 7) для моделей в сборке с пятью различными пилонами в зависимости от угла атаки.

Введём коэффициенты интерференции, учитывающие изменение подъёмной силы $K_{y(ф+а)}$ и лобового сопротивления $K_{x(ф+а)}$, по следующим формулам:

$K_{y(ф+а)}=\frac{(C_{yaк}^{\alpha }-C_{yaф}^{\alpha })S_{м.ф}}{C_{yaа}^{\alpha }{S}_{а}}$, $K_{x(ф+а)}=\frac{(C_{xa0к}^{ }-C_{xa0ф}^{ })S_{м.ф}}{C_{xa0а}^{ }{S}_{а}}$,

где $C_{yaк}^{\alpha }, C_{yaф}^{\alpha }, C_{yaа}^{\alpha }$ – производные коэффициентов подъёмной силы комбинации фюзеляж-антенна, изолированного фюзеляжа и антенны, соответственно; $S_{м.ф}$ – площади миделевого сечения фюзеляжа и площади антенны в плане, соответственно; $C_{xa0к}^{ }, C_{xa0ф}^{ }, C_{xa0а}^{ }$ – коэффициенты лобового сопротивления при нулевом угле атаки комбинации фюзеляж-антенна, изолированного фюзеляжа и антенны, соответственно.

Результаты эксперимента показали немонотонную зависимость коэффициента интерференции подъёмной силы (рис. 8) $K_{y(ф+а)}$ от безразмерной высоты $\overline{h}=h/r$ (где h – высота расположения антенны, расстояние от верхней поверхности фюзеляжа до горизонтальной плоскости симметрии антенны; r – радиус фюзеляжа), и монотонно возрастающую зависимость коэффициента интерференции лобового сопротивления (рис. 9) $K_{x(ф+а)}$ от безразмерной высоты пилона.

Зависимость производной коэффициента подъёмной силы по углу атаки компоновки фюзеляж-антенна от высоты расположения радиолокационного комплекса над фюзеляжем показана на рис. 10.

Установлено, что существует определённая высота расположения антенны, при которой отмечается максимальное значение производной коэффициента подъёмной силы по углу атаки комбинации фюзеляжа и антенны.

Заключение

Исследованы несущие характеристики и лобовое сопротивление компоновки фюзеляж-антенна в зависимости от высоты расположение антенны над фюзеляжем. Установлено, что максимальные несущие характеристики компоновок фюзеляжа с антенной достигаются на относительной высоте антенны над фюзеляжем приблизительно равной $\overline{h}\approx 1,9$.

About the authors

Ekaterina Nikolaevna Khamitova

Author for correspondence.
Email: katja31978@gmail.com
Russian Federation

Vladimir Alekseevich Frolov

Email: frolov_va_ssau@mail.ru

Supplementary files