Установление особенностей структуры течения в пограничном слое на модели летающего крыла

В дозвуковой аэродинамической трубе было экспериментально изучено влияние углов скольжения и атаки на отрывную структуру обтекания модели летающего крыла трапециевидной формы. В ходе этого фундаментального исследования были получены картины визуализации пристенного течения на подветренной стороне крыла при углах атаки 0 и 18 градусов и при скорости набегающего потока 25 м/с. Впервые было показано, что постепенное увеличение угла скольжения крыла приводит к реструктуризации обтекания вплоть до исчезновения локальной или глобальной области отрыва на одной из консолей модели; на второй консоли отрыв сохраняется. Увеличение угла атаки стреловидного крыла приводило к развитию области отрыва: от локально-отрывного пузыря до срыва с передней кромки с возвратным течением и образованием пары крупномасштабных вихрей. Впервые на поверхности модели такого типа для каждого режима были обнаружены особые точки, установив в которые источники возмущения в виде конусов можно добиться существенного улучшения обтекания крыла.

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

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

3. 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

4. Зверков И. Д., Крюков А. В., Грек Г. Р. Перспективы исследований в области малоразмерных летательных аппаратов (обзор) // Вестник НГУ. Cерия: Физика. 2014. Т. 9, № 2. C. 95–115. DOI 10.54362/1818-7919-2014-9-2-95-115

5. Свищёв Г. П. Авиация. Энциклопедия. Москва, 1994. 736 с.

6. 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.

7. Gursul I. Vortex flows on UAVs: Issues and challenges // Aeronaut J. 2004. Vol. 108. Pp. 597–610.

8. Gad-el-Hak M., Blackwelder Ron F. The discrete vortices from a delta wing // AIAA Journal. 1985. Vol. 23(6). Pp. 961–962.

9. Shields M. Mohseni K. Inherent stability modes of low-aspect-ratio wings // J. Aircr. 2015. Vol. 52. Pp. 141–155.

10. Занин Б. Ю., Козлов В. В. Вихревые структуры в дозвуковых отрывных течениях. Новосибирск, 2011. 116 с.

11. 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.

12. Seshagiri A., Cooper E., Traub L. W. Effects of vortex generators on an airfoil at low Reynolds numbers // J. Aircraft. 2009. Vol. 46, № 1. Pp. 116–122.

13. Prince S. A., Krodagolian V. Low-speed static stall suppression using steady and pulsed air-jet vortex generators // AIAA Journal. 2011. Vol. 49, № 3. Pp. 642–652.

14. 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. № 1. Pp. 191–199.

15. 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, Вып. 1. С. 10–18.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. Pavlenko A. M., Zanin B. Yu., Katasonov M. M. Flow around a small-sized UAV model in a turbulent trace // Proc. of 19 Int. Conf. on the Methods of Aerophys. Research (ICMAR2018): AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 2027. Art. 040004. DOI 10.1063/1.5065278

20. Pavlenko A. M., Zanin B. Yu., Bykov A. V., Katasonov M. M. Flow around the wing models with straight and swept leading edge in case of contact with turbulent wake // Journal of Physics: Conference Series : XXXV Siberian Thermophysical Seminar. S. l. IOP Publishing, 2019. Vol. 1382. Art. 012030. DOI 10.1088/1742-6596/1382/1/012030

21. Павленко А. М., Быков А. В., Занин Б. Ю., Катасонов М. М. Изучение обтекания трапециевидной модели малоразмерного БПЛА при попадании в турбулентный след // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 14–28. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-14-28

22. Багаев Г. И., Голов В. К., Медведев Г. В., Поляков Н. Ф. Аэродинамическая труба малых скоростей Т-324 с пониженной степенью турбулентности // Аэрофизические исследования. 1972. Вып. 1. С. 5–8.

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

24. Pavlenko A. M., Zanin B. Yu., Katasonov M. M. “Laminar-turbulent transition on the flying wing model,”in 18th International Conference on the Methods of Aerophysical Research, AIP Conference Proceedings 1770, edited by V. M. Fomin (American Institute of Physics, Melville, NY, 2016), pp. 030060. DOI 10.1063/1.4964002