Investigation of interference fuselage of circular cross-section and triangular and trapezoidal wings

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The object of the research is a model of a cruise missile. As a result, the interference coefficients for seven combinations of a cruise missile with triangular and trapezoidal wings were determined. For each combination, the interference coefficients are tabulated and, if possible, compared with their theoretical values.

Full Text

Аэродинамической интерференцией принято называть взаимодействие потоков, обтекающих отдельные элементы летательного аппарата. Мерой интерференции служит изменение аэродинамических характеристик летательного аппарата по сравнению с характеристиками изолированного элемента [1].

Целью работы является исследование интерференции фюзеляжа круглого поперечного сечения и крыльев треугольной и трапециевидной форм в плане Аэродинамические характеристики крылатой ракеты разделяются на компоненты, описывающие изолированные элементы: фюзеляж и крыло.

Для комбинаций этих двух элементов нормальная сила представлена в виде суммы нормальных сил изолированного фюзеляжа и крыла с учётом коэффициентов интерференции, обусловленных взаимодействием этих компонентов.

Для получения коэффициентов интерференции разработана модель крылатой ракеты (рис. 1 и 2) в виде цилиндра диаметром 52 мм с эллиптической носовой частью и сменными крыльями. При создании модели для обеспечения максимально легкой и прочной конструкции фюзеляж и все консоли крыльев выполнены при помощи 3D печати, с использованием пластика АВС. Печать проводилась на кафедре адаптивных технологий Самарского университета. Крепёжные втулки выполнены из стали и сплава алюминия фрезерованием.

Разработанная модель позволяет измерять силы, действующие на изолированный фюзеляж, на фюзеляж в присутствии крыла и силы, действующие на крыло в присутствии фюзеляжа. Для проведения эксперимента использовалась экспериментальная установка, в состав которой входит аэродинамическая труба АДТ малых дозвуковых скоростей Т–3 СГАУ [1].

Применялся экспериментальный тензометрический метод для измерения аэродинамических сил, действующих на фюзеляж при наличии консолей крыльев и, наоборот, сил, действующих на консоли крыльев при присутствии фюзеляжа.

 

Рис. 1. 3D-модель крылатой ракеты, используемой в экспериментах

 

Рис. 2. Схема экспериментальной модели компоновки фюзеляж-треугольное крыло

 

Разработано специальное устройство, которое устанавливалось на тензометрическую головку штатных аэродинамических весов, применяемых в лаборатории аэродинамики Самарского университета. Эксперименты выполнены для семи крыльев, отличающихся различным размахом, что обеспечивало семь различных отношений диаметра фюзеляжа к размаху крыла D¯ (табл. 1). В каждой комбинации присутствует фюзеляж, втулка и пара консолей крыльев, поэтому, для удобства, все комбинации моделей обозначены: ФК53, ФК65, ФК80, ФК50x80, ФК60x70, ФК70x60 и ФК70x50, в которых введены обозначения: Ф – фюзеляж, К – крыло, число после индекса K обозначает бортовую хорду крыла, а последние два числа – размах консоли у трапециевидных крыльев, мм.

В работе экспериментально определены коэффициенты интерференции для трёх комбинаций крылатой ракеты с крыльями треугольной и трапециевидной форм в плане. Теоретические значения коэффициентов интерференции взяты из работы Фролова В. А. [2].

 

Таблица 1

Геометрия крыльев

Название

крыла

lk, размах двух консолей, мм

l, размах исходного крыла, мм

λк, удлинение консоли

Sиз, площадь изолированного крыла, мм2

S, площадь консолей крыльев с подфюзеляжной частью, мм2

 

W53

106

162

2

2809

6561

0,32

W65

130

186

2

4225

8649

0,28

W80

160

216

2

6400

11664

0,24

W50x25x80

160

216

2,27

6000

8811

0,24

W60x30x70

140

196

2,11

6300

9710

0,27

W70x35x60

120

176

1,93

6300

10334

0,30

W70x35x50

100

156

1,63

5250

9363

0,33

 

Таблица 2

Значения коэффициентов интерференции и относительная погрешность сравнения для компоновки с треугольными крыльями λк=2

               D¯    

0,24

0,28

0,32

         Cy фα, 1/град

0,0432

         Cy крα, 1/град

0,0497

       Cy крфα, 1/град

0,0564

0,0583

0,0631

       Cy фкрα, 1/град

0,0176

0,0258

0,0309

      Cy ф, крα, 1/град

0,0641

0,0683

0,0754

              Kкрфт

1,35

1,39

1,44

              Kфкрт

0,532

0,614

0,680

               Kт  

1,87

1,99

2,12

               Kкрфэ

1,13

1,17

1,27

               Kфкрэ

0,357

0,626

0,795

                 Kэ

1,487

1,796

2,065

δKкрф, %

16

16

12

δKфкр, %

33

2

17

δK, %

20

10

12

 

Для расчёта коэффициентов интерференции использовались следующие формулы:

   Kфкр=Cy фкрαCy фαSм.фS/ Cy  крα.SкS,

Kкр(ф)=Cy кр(ф)αCy крα, K =  Kкрф+Kфкр.

где Сy  фкрα – производная коэффициента нормальной силы фюзеляжа в присутствии крыла; Cy фα, Cy  крα – производные коэффициентов нормальных сил изолированного фюзеляжа и изолированного крыла, соответственно; Cy кр(ф)α – производная коэффициента нормальной силы крыла в присутствии фюзеляжа; Sк,Sм.ф, S    площади изолированного крыла, миделя фюзеляжа и крыла с подфюзеляжной частью, соответственно.

В работе экспериментально определены коэффициенты интерференции для трёх комбинаций крылатой ракеты с крыльями треугольной и трапециевидной форм в плане. Теоретические значения коэффициентов интерференции взяты из работы Фролова В. А. [2].

Производные коэффициентов нормальных сил получены экспериментально и представлены в (табл. 2 и 3).

На (рис. 3 и 4) показаны результаты эксперимента (маркеры) и теоретические значения (линии) для коэффициентов интерференции.

Сравнение полученных экспериментальных и теоретических значений коэффициентов интерференции показало, что максимальное расхождение имеет место для суммарного коэффициента интерференции в случае компоновки фюзеляжа с трапециевидным крылом.

 

Таблица 3

Значения коэффициентов интерференции и относительная погрешность сравнения для компоновки с трапециевидными крыльями

                  D¯

0,24

0,27

0,30

0,33

        Cy фα, 1/град

0,043

       Cy крα, 1/град

0,1171

0,0853

0,0628

0,0521

     Cy крфα, 1/град

0,0479

0,0405

0,0370

0,0263

     Cy фкрα, 1/град

0,0852

0,0895

0,0885

0,0787

    Cy ф, крα, 1/град

0,0670

0,0601

0,0570

0,0445

            Kкрфт 

1,20

1,23

1,26

1,29

             Kфкрт

0,28

0,33

0,37

0,42

               Kт

1,49

1,56

1,63

1,71

             Kкрфэ

1,65

1,69

1,85

2,02

             Kфкрэ

0,47

0,42

0,56

0,65

                Kэ

1,96

2,11

2,41

2,67

δKкрф, %

37

37

47

57

δKфкр, %

66

30

51

56

δK, %

32

35

48

57

 

Рис. 3. Коэффициенты интерференции для компоновок с треугольными крыльями

 

Рис. 4. Коэффициенты интерференции для компоновок с трапециевидными крыльями

×

About the authors

Vladimir Alekseevich Frolov

Samara University

Author for correspondence.
Email: frolov_va_ssau@mail.ru

associate professor of the Department of aircraft design and construction

Russian Federation, 443086, Russia, Samara, Moskovskoye Shosse, 34

Andrey Vladimirovich Padorin

Samara University

Email: andrel_padorin@rambler.ru

student III course

Russian Federation, 443086, Russia, Samara, Moskovskoye Shosse, 34

Roman Babakulyevich Rakhmanov

Samara University

Email: rabmanov.r99@gmail.com

student III course

Russian Federation, 443086, Russia, Samara, Moskovskoye Shosse, 34

Miram Mukhambetzhanovich Adilov

Samara University

Email: adilov_miram@mail.ru

student III course

Russian Federation, 443086, Russia, Samara, Moskovskoye Shosse, 34

Kirill Vladimirovich Aksenov

Samara University

Email: aksionov.kirill@gmail.com

student III course of the Institute of aviation technology of the Samara University

Russian Federation, 443086, Russia, Samara, Moskovskoye Shosse, 34

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

ISSN 2782-2982 (Online)

Publisher and founder of the online media, journal: Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russian Federation.

The online media is registered by the Federal Service for Supervision of Communications, Information Technology and Mass Communications, registration number EL No. FS 77-86495 dated December 29, 2023

Extract from the register of registered media

Regulation of the online media

Editor-in-chief: Andrey B. Prokof'yev, Doctor of Science (Engineering), associate professor,
head of the Department of Aircraft Engine Theory

2 issues a year

0+. Free price. 

Editorial address: building 22a, room 513, Soviet of Young Scientists and Specialists, 1, Academician Pavlov Street, Samara, 443011, Russian Federation.

Address for correspondence: room 513, building 22a, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russian Federation.

Tel.: (846) 334-54-43

e-mail: smuissu@ssau.ru

Domain name: VMUIS.RU (Domain ownership certificate), Internet email address: https://vmuis.ru/smus.

The previous certificate is a printed media, the journal “Bulletin of Young Scientists and Specialists of Samara University”, registered by the Office of the Federal Service for Supervision of Communications, Information Technologies and Mass Communications in the Samara Region, registration number series PI No. TU63-00921 dated December 27, 2017.

© Samara University

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies