Принципиальными отличиями воздушного судна являются крыло малой стреловидности, обеспечивающее ламинарное обтекание, и верхнее расположение двигателей над его задней кромкой. Преимущества компоновки — снижение сопротивления, экранирование крылом шума от двигателя и защита от попадания посторонних предметов в воздухозаборники при взлете и посадке.

Ранее в аэродинамической трубе ЦАГИ испытывались полные модели БМС. В дальнейшем для большей достоверности исследований была изготовлена крупномасштабная полумодель. Дальнейшие эксперименты подтвердили наличие протяженных ламинарных участков на верхней поверхности крыла. Затем специалисты института подробно изучили границы ламинарного обтекания. Также уточнялись особенности физики процесса на взлетно-посадочных режимах при отклоненной механизации в виде закрылков и щитков Крюгера, обеспечивающих снижение посадочной скорости.

Следующим шагом стала доработка механизации крыла с целью приближения эффективности щитка Крюгера к эффективности стандартного предкрылка.

На завершившемся этапе работ ученые института изучали пути устранения зон преждевременного локального отрыва воздушного потока в корневой части крыла. С целью его подавления было предложено установить вихрегенератор на фюзеляже перед крылом. В эксперименте исследовались различные положения вихрегенератора, было найдено оптимальное положение, при котором коэффициент максимальной подъемной силы в посадочной конфигурации вырос на 5 процентов. Такое решение позволило выйти на уровень несущих свойств, сопоставимый с уровнем самолетов с предкрылком.

«В рамках исследовательского проекта по созданию перспективного малошумного самолета в ЦАГИ сформирован солидный научно-технический задел, который может быть использован при практическом проектировании машины в этом авиационном сегменте», — прокомментировал начальник отдела отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ», кандидат технических наук Анатолий Болсуновский.

Источник: Пресс-служба ФГУП «ЦАГИ»

Принципиальными отличиями этого воздушного судна являются крыло малой стреловидности, обеспечивающее ламинарное обтекание, и верхнее расположение двигателей над задней кромкой крыла. Преимущества компоновки — снижение сопротивления, экранирование крылом шума от двигателя и защита от попадания посторонних предметов в воздухозаборники при взлете и посадке.

«Работы по обеспечению ламинарного обтекания пассажирских самолетов развиваются в ЦАГИ достаточно давно. Ламинарный профиль дает преимущество с точки зрения повышения технико-экономических характеристик: уменьшается расход топлива, снижается сопротивление и проч. Однако самолетам с ламинаризированным обтеканием необходимо иметь более простую механизацию, из-за чего могут пострадать взлетно-посадочные характеристики. Из-за уменьшения стреловидности может снизиться скорость самолета. К чистоте поверхности ламинарного крыла также предъявляются повышенные требования. Сбалансировать все плюсы и минусы — непростая задача, над которой нам предстоит еще много работать», — прокомментировал начальник отдела отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ», кандидат технических наук Анатолий Болсуновский.

Ранее специалисты института разработали концепцию и испытали полную модель БМС с размахом крыла 2 м. В дальнейшем была изготовлена крупномасштабная полумодель летательного аппарата с большей в 2,2 раза хордой. Такое решение позволяет получить более достоверные результаты в эксперименте.

В прошлом году была проведена серия испытаний полумодели в трансзвуковой аэродинамической трубе Т-128 ЦАГИ. Эксперименты с применением тепловизора подтвердили наличие протяженных ламинарных участков на верхней поверхности крыла.

Прошедший этап включал подробное изучение границ ламинарного обтекания. Также уточнялись особенности физики процесса на взлетно-посадочных режимах при отклоненной механизации в виде закрылков и щитков Крюгера (отклоняемой панели на нижней поверхности крыла), используемых на ламинарном крыле. Этот элемент механизации передней кромки уступает по эффективности обычному предкрылку, который, однако, нельзя использовать из-за наличия уступов, приводящих к преждевременной турбулизации течения.

В ходе работ ученые ЦАГИ исследовали спектры обтекания на поверхности летательного аппарата при больших углах атаки с помощью мини-шелковинок. Приклеиваемые легкие нити выстраиваются по вектору скорости, а в зонах отрыва потока отходят и совершают хаотические колебания. С помощью этого метода были выявлены зоны локальных отрывов, препятствующие достижению высоких несущих свойств крыла.

Полученные результаты позволят доработать механизацию крыла с целью приближения эффективности щитка Крюгера к эффективности стандартного предкрылка.

Следующий этап эксперимента запланирован на осень 2020 года.

Ламинаризация обтекания — это перспективная аэродинамическая концепция, позволяющая, по различным оценкам, снизить сопротивление самолета на 10-15 процентов. Для небольших самолетов (типа SSJ-100) наиболее перспективной является естественная ламинаризация обтекания, достигаемая только за счет формы профилей крыла. Для более крупных воздушных судов (типа МС-21, Ту-204) необходимо применять искусственную ламинаризацию за счет отсоса пограничного слоя через миллионы микроотверстий в обшивке, что гораздо сложнее. В Центральном аэрогидродинамическом институте имени проф. Н.Е. Жуковского изучаются оба направления. Однако для надежного прогнозирования аэродинамических характеристик ламинарных самолетов в летных условиях трубных экспериментов недостаточно. В силу этого необходим промежуточный этап испытаний на летных демонстраторах, которые в большом количестве создавались и продолжают разрабатываться в нашей стране и за рубежом.

Источник: ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт» (ЦАГИ)