Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог авторефератов

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@disser.com.ua
Тема автореферата диссертации: Аеродинамічні характеристики несучого гвинта на критичних режимах обтікання 2005 года.
Источник: Автореф. дис... канд. техн. наук: 05.07.01 / В.А. Бердочник; Нац. аерокосм. ун-т ім. М.Є.Жуковського "Харк. авіац. ін-т". — Х., 2005. — 20 с. — укp.
Аннотация: Удосконалено числовий метод визначення аеродинамічних характеристик несучого гвинта (НГ), побудований на основі нелінійної нестаціонарної вихрової лопатевої теорії. Розроблено модель локального за часом і простором зриву з передньої кромки окремих перерізів лопатей. Одержано можливість урахування нелінійних за кутом атаки та числом Маха аеродинамічних характеристик профілів лопаті. Розроблено універсальну концепцію побудови геометрії, кінематики та динаміки несучих поверхонь у математичній моделі НГ з шарнірним кріпленням лопатей, що дозволяє розширити межі проведення параметричних досліджень. Вивчено поведінку несучих гвинтів серійних вертольотів на критичних режимах їх обтікання, одержано якісну картину явищ, кількісні сумарні та розподілені аеродинамічні характеристики.

Текст работы:










БЕРДОЧНИК  ВАДИМ  АНАТОЛІЙОВИЧ




УДК 629.735.45




АЕРОДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕСУЧОГО ГВИНТА

НА КРИТИЧНИХ РЕЖИМАХ ОБТІКАННЯ






Спеціальність: 05.07.01 -
Аеродинаміка і газодинаміка літальних апаратів




АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук









Харків - 2005


Дисертацією є рукопис.


Робота виконана на кафедрі аеродинаміки і динаміки польоту інженерно-авіаційного факультету Харківського університету Повітряних Сил Міністерства оборони України.




Захист дисертації відбудеться “  11    березня  2005 року о   13    годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.02 у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є.Жуковського “ХАІ” за адресою:

61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17, ауд. № 307 головного корпусу

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є.Жуковського “ХАІ”.



Автореферат розіслано “ 02   лютого  2005 року.


Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

д.т.н., професор                                                          Ю.О.Крашаниця


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розробка нових та вдосконалення існуючих розрахункових методів визначення аеродинамічних характеристик несучого гвинта (НГ) у широкому діапазоні режимів його обтікання дає можливість значно зменшити кількість коштовних та тривалих експериментальних робіт та льотних випробувань на стадії проведення дослідно-конструкторських робіт, що повязані з визначенням раціональних геометричних, кінематичних та динамічних параметрів несучих гвинтів вертольотів, що розробляються. Особливе значення має прогнозування несучої спроможності НГ на так званих граничних, чи критичних режимах, що характеризуються розвитком відривних явищ при обтіканні окремих перерізів лопатей, значним зростанням споживної потужності та опору руху внаслідок прояву стисливості повітря. Саме ці режими визначають границю діапазону швидкостей і висот усталеного горизонтального польоту вертольота, вносять обмеження на виконання багатьох маневрів.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі аеродинаміки і динаміки польоту інженерно-авіаційного факультету Харківського університету Повітряних Сил відповідно до:

напрямків наукових досліджень університету, теми № 48301 / ХІ ВПС - “Підвищення бойової та транспортної ефективності сучасних та перспективних літальних апаратів” шифр “Модель-202”;

угод із ДКБ “Вертоліт” А1118/04-Д, №988, 989, 990, 991 / 04 ВАТ “Мотор-Січ”, госпдоговірної теми “Льотно-технічні характеристики модифікованого вертольота Мі-2” шифр “Діапазон”.

Обєктом дослідження даної роботи є процес взаємодії несучого гвинта з повітрям, що його обтікає.

Предметом дослідження є аеродинамічні характеристики несучого гвинта в широкому діапазоні умов його обтікання, що включають критичні режими.

Метою роботи є створення розрахункового методу визначення аеродинамічних характеристик несучого гвинта в широкому діапазоні режимів його обтікання, включаючи критичні.

Задачі дослідження, що розвязані в ході роботи:

 удосконалено чисельний метод визначення сумарних і розподілених аеродинамічних характеристик НГ із шарнірним (пружним) кріпленням лопатей для застосування його при дослідженнях критичних режимів обтікання;

 обґрунтовано працездатність та межі використання запропонованого методу;

 проведено методичні дослідження з вибору раціональних параметрів чисельної моделі;

 підтверджено достовірність отримуваних результатів;

 досліджено окремі критичні режими обтікання несучого гвинта.

Метод дослідження. Як інструмент дослідження в даній роботі був обраний метод математичного моделювання процесу взаємодії несучого гвинта із середовищем. Абстрактна модель побудована на поєднанні положень вихрової лопатевої теорії гвинта в нелінійній нестаціонарній постановці для ідеального середовища та теорії елемента лопаті.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Удосконалено чисельний метод визначення аеродинамічних характеристик НГ, побудований на основі нелінійної нестаціонарної вихрової лопатевої теорії. Доопрацювання торкнулися таких положень:

  • уведено модель локального за часом і простором зриву з передньої кромки окремих перерізів лопатей;
  • отримано можливість урахування нелінійних за кутом атаки та числом Маха аеродинамічних характеристик профілів лопаті;

2. Розроблено універсальну концепцію побудови геометрії, кінематики та динаміки несучих поверхонь у математичній моделі НГ із шарнірним кріпленням лопатей, що дає змогу проведення широкого кола параметричних досліджень.

3. Досліджено поведінку несучих гвинтів серійних вертольотів на критичних режимах їхнього обтікання, отримано якісну картину явищ, кількісні сумарні та розподілені аеродинамічні характеристики.

Практична значимість роботи:

 розроблено метод, який розширює діапазон режимів обтікання несучого гвинта, що піддаються теоретичному аналізу;

 отримано можливість проведення параметричних досліджень щодо визначення впливу основних геометричних, кінематичних та динамічних характеристик несучих гвинтів із шарнірним (пружним) кріпленням лопатей на їх аеродинамічні характеристики;

 створено алгоритм та програму розрахунку розподілених і сумарних аеродинамічних характеристик НГ в широкому діапазоні режимів його обтікання;

 досліджено режими обтікання несучих гвинтів, що обмежують діапазон швидкостей та висот горизонтального польоту серійних вертольотів.

Реалізація результатів роботи. Розроблені автором положення реалізовано у:

Харківському університеті Повітряних Сил:

 у формі науково-дослідної роботи “Підвищення бойової та транспортної ефективності сучасних та перспективних літальних апаратів” шифр “Модель-202” № 48301 для дослідження аеродинамічних характеристик НГ на критичних режимах його обтікання;

 у навчальному процесі університету при підготовці фахівців за спеціальностями 7.100106  “Виробництво, технічне обслуговування та ремонт повітряних суден і авіадвигунів”, 7.140103 “Бойове застосування та управління діями підрозділів (частин, зєднань) авіації” (Льотна експлуатація та бойове застосування вертольотів) для підготовки матеріалів лекцій, групових занять, а також при виконанні кваліфікаційних робіт слухачів.

ДКБ “Вертоліт” при ВАТ “Мотор-Січ”

 у формі науково-дослідної роботи “Льотно-технічні характеристики модифікованого вертольота Мі-2” шифр “Діапазон” для визначення діапазону швидкостей і висот усталеного горизонтального польоту модифікованого вертольота Мі-2.

Результати дисертаційної роботи також можливо використовувати в ході дослідно-конструкторських робіт зі створення нових зразків авіаційної техніки, обґрунтуванні експлуатаційного діапазону швидкостей і висот горизонтального польоту та обмежень при виконанні окремих видів маневрів, розслідуванні льотних подій.

Апробація результатів дисертації. Основні положення методу й результати досліджень оприлюднювалися та отримали позитивну оцінку на: V Міжнародній науково-технічній конференції “АВІА 2003” (м. Київ, 23-25.04.2003); Міжнародній науково-технічній конференції “Проектирование и производство самолетов и вертолетов” (м. Рибаче, АР Крим, 05-09.09.2003); VI Міжнародній науково-технічній конференції “АВІА 2004” (м. Київ, 26-28.04.2004); III Науковій конференції молодих вчених Харківського військового університету (м. Харків, 12-13.11.2003); Науково-технічній конференції “Перспективи використання вертольотів в Україні” (м. Харків, 02-06.12.2003); семінарах кафедри аеродинаміки і динаміки польоту та семінарах молодих вчених Харківського інституту ВПС; сумісних семінарах кафедр аеродинаміки і динаміки польоту ХІ ВПС та аерогідродинаміки Національного аерокосмічного університету “ХАІ”.

Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано в 4 статтях (у спеціалізованих виданнях, затверджених ВАК України), у 2 доповідях та 2 тезах доповідей, список яких наведено наприкінці автореферату. У роботі [1] викладено основи концепції побудови геометричних та кінематичних параметрів розрахункової схеми несучого гвинта із шарнірним кріпленням лопатей. Роботи [2, 3, 5] містять основні положення розробленого методу визначення  аеродинамічних характеристик НГ на критичних режимах його обтікання. У роботі [4, 6] представлено результати чисельного моделювання окремих критичних режимів обтікання несучого гвинта.

Особистий внесок автора. Усі положення дисертаційної роботи, що виносяться на захист, розроблені особисто здобувачем. У роботах, написаних у співавторстві, формулювання проблем, визначення напрямку досліджень та аналіз результатів виконані спільно. Розробка основних положень методу, методичні дослідження та дослідження критичних режимів обтікання несучого гвинта виконані автором.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел. Робота виконана на 177 сторінках, містить 24 сторінки рисунків. Список використаних джерел містить 112 найменувань на 10 сторінках.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі на основі аналізу основних факторів, що впливають на ефективність використання вертольота, як літального апарата зроблено висновок про суттєву залежність його основних споживчих якостей від аеродинамічної досконалості несучого гвинта. Обґрунтовано актуальність задачі теоретичного дослідження аеродинаміки несучого гвинта на критичних режимах, сформульовано мету та цілі дослідження, їхній звязок із напрямками наукової роботи установи, де виконана робота, означена новизна та практична цінність отриманих результатів. Розкрито стислий зміст роботи по розділах.

У першому розділі розглянуто питання обґрунтування методу дослідження щодо поставленої мети.

У підрозділі 1.1 проаналізовано основні методи визначення аеродинамічних характеристик НГ: льотне випробування, модельний фізичний експеримент, чисельне моделювання. Зроблено висновок про доцільність подальшого розвитку чисельних методів дослідження аеродинаміки несучого гвинта як найбільш дешевого, ефективного та безпечного способу отримання нових знань. Розрахункові методи в аеродинаміці несучого гвинта мають більш як столітню історію. Вагомий внесок у її розвиток зробили такі вчені, як Б.М. Юрєв, М.Є. Жуковський, М.В. Келдиш, Г.І. Майкапар, Л.С. Вільдгрубе, Є.С. Вождаєв, В.Е. Баскін, В.І. Шайдаков, М.Л. Міль, С.М. Бєлоцерковський, М.І. Нішт, Б.Є. Локтєв, Ю.П. Онушкін, Б.С. Крицький, В.А. Анікін. Із закордонних дослідників найбільш відомі С.К. Джевецький, Г. Глауерт, А. Гесоу, Г. Майерс, С. Голдштейн, Локк, Т. Теодорсен, Ф.Р. Бейлі, А. Бетц, А.Дж. Лендгріб, Колеман, М. Уілмер, Р. Міллер, Р. Піціалі, А.Р.С. Брамвелл, У. Джонсон, У. Маккроски, Ф. Карадонна, М. Айзом, М. Янг. та інші. На даний час завдяки зусиллям багатьох вчених методи розвязання задач аеродинаміки несучого гвинта доведені до великої досконалості. Деякі режими роботи несучого гвинта досить успішно можуть бути змодельовані за допомогою вже розроблених та перевірених часом методів. Разом із цим, більшість положень та гіпотез побудови існуючих моделей обтікання НГ не виконується на критичних режимах. У результаті аналізу зроблено висновок щодо ефективності й доцільності використання в роботі методу побудованому на основі вихрової лопатевої теорії несучого гвинта.

Підрозділ 1.2 містить матеріали щодо сучасних вимог практики до побудови чисельних методів визначення аеродинамічних характеристик несучого гвинта. Перш за все абстрактна модель об