Изучение обтекания трапециевидной модели малоразмерного БПЛА при попадании в турбулентный след

Проведены исследования структуры течения вблизи поверхности трапециевидной модели малоразмерного беспилотного летательного аппарата при попадании в узкий турбулентный след. Все экспериментальные данные получены в аэродинамической трубе при дозвуковых скоростях потока. Особенностью работы было то, что изучение обтекания модели проводилось при натурных (полетных) числах Рейнольдса. Методом сажемасленой визуализации получены данные об особенностях обтекания модели с учетом таких факторов, как угол атаки, наличие и отсутствие источника внешних возмущений, который генерировал турбулентный след. Эксперименты проводились при двух режимах обтекания: при нулевом угле атаки, когда на крыле имеются локальные отрывные пузыри, и при большом (сверхкритическом) угле атаки 18°, когда происходит глобальный срыв потока с передней кромки. Было показано, что турбулентный след оказывает значительное влияние на характер течения вблизи поверхности модели в обоих случаях. Локальные отрывные пузыри постепенно уменьшаются в размерах с уменьшением расстояния между источником возмущений и крылом. Крупномасштабные вихри существенно уменьшаются в геометрических размерах и смещаются в сторону боковых кромок при глобальном срыве потока, тем самым увеличивая область присоединенного течения на поверхности модели.

1. Чжен П. Отрывные течения. М.: Мир, 1972. Т. 1. 300 с.

2. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, Физматлит, 1969. 744 с.

3. Занин Б. Ю., Козлов В. В. Вихревые структуры в дозвуковых отрывных течениях: Учеб. пособие. Новосибирск, 2011. 116 с.

4. Meier R., Hage W., Bechert D. W., Schatz M., Knacke T., Thiele F. Separation control by self-activated movable flaps. AIAA Journal, 2007, vol. 45, no. 1, pp. 191–199.

5. Seshagiri A., Cooper E., Traub L. W. Effects of vortex generators on an airfoil at low Reynolds numbers. J. Aircraft, 2009, vol. 46, no. 1, pp. 116–122.

6. Prince S. A., Krodagolian V. Low-speed static stall suppression using steady and pulsed air-jet vortex generators. AIAA Journal, 2011, vol. 49, no. 3, pp. 642–652.

7. Довгаль А. В., Занин Б. Ю., Козлов В. В. Глобальный отклик областей отрыва ламинарного потока на локальные возмущения течения (обзор) // Теплофизика и аэромеханика. 2012. Т. 19, № 1. С. 1–8.

8. Hassanalian M., Abdelkefi A. Classifications, applications, and design challenges of drones: A review. Progress in Aerospace Sciences, 2017. DOI 10.1016/j.paerosci.2017.04.003

9. Gad-el-Hak M., Blackwelder Ron F. The discrete vortices from a delta wing. AIAA Journal, 1985, no. 23 (6), pp. 961–962.

10. Gursul I. Vortex flows on UAVs: Issues and challenges. Aeronaut J., 2004, no. 108, pp. 597– 610.

11. Shields M., Mohseni K. Inherent stability modes of low-aspect-ratio wings. J. Aircr., 2015, no. 52, pp. 141–155.

12. Hu T. Review of self-induced roll oscillations and its attenuation for low-aspect-ratio wings. Proc IMechE Part G: J Aerospace Engineering, 2019, vol. 233 (16), pp. 5873–5895.

13. Занин Б. Ю., Зверков И. Д., Козлов В. В., Павленко А. М. О новых методах управления дозвуковыми отрывными течениями // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2007. Т. 2, № 1. С. 10–18.

14. Занин Б. Ю., Зверков И. Д., Козлов В. В., Павленко А. М. Вихревая структура отрывных течений на моделях крыльев при малых скоростях потока // Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 6. С. 113–120.

15. Павленко А. М., Занин Б. Ю., Катасонов М. М., Зверков И. Д. Преобразование структуры отрывного течения с помощью локального воздействия // Теплофизика и аэромеханика. 2010. Т. 17, № 1. С. 17–22.

16. Занин Б. Ю., Козлов В. В., Павленко А. М. Управление отрывом на модели крыла при малых числах Рейнольдса // Изв. РАН. МЖГ. 2012. № 3. С. 132–140.

17. Павленко А. М., Занин Б. Ю., Катасонов М. М. Исследования обтекания модели летающего крыла при натурных числах Рейнольдса // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2015. Т. 10, №. 3. С. 19–25.

18. Корнилов В. И. Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. 431 с.