Введение к работе
ТА''Л, .Актуальность работы. Одной из важных проблем аэромеханики "Самолета является доведение численного эксперимента на ЭВМ до уровня'аэродинамического эксперимента. Использование расчетных методов на ЭВМ для исследования аэродинамических характеристик и проектирования частей летательных аппаратов является существенным элементом н процессе создания высокоэкономичных самолетов. Диссертационная работа посвящена проблеме развития расчетных методов, в целях создания методики оптимизации и проектирования несущих элементов летательных аппаратов. Причем, особый интерес представляют различные виды обратных задач. Из этого вытекает актуальность темы диссертационной работы.
Целью настоящей работы является разработка эффективных численных методов для исследования аэродинамических характеристик и проектирования частей летательных аппаратов при дозвуковом докритическом режиме обтекания.
Научная новизна работы представляется следующими пунктами:
- С использованием системы интегральных уравнений Фродголь-
иа 2-го рода относительно ковариантных компонентов скорости на
юворхностп крыла разработана методика для расчета аэродивами-
ївских характеристик телесных крыльев в нелинейной постановке
; учетом влияния сворачивания вихревой пелены, сходящей с задней фомки. При этом использовались различные условия схода пелены ; задней кромки крыла.
- На. основе теории малых возмущений 2-го порядка разрабо-
аны численные методы, решения прямой п обратных задач для кры
льев конечной толщины с произвольными профилями, обтекаемых ус- '
'ановившимся невязким докритическим потоком.
- Разработаны и реализованы на ЭВМ эффективные алгоритмы
іешения прямой ислодующих обратных задач для крыла конечного
азмаха:
а) при заданных распределениях толщины и нагрузки (обрат-
ая задача I),.
б) при заданных распределениях толщины и давления на верх-
ей поверхности (обратная задача 2),
в) при заданных распределениях нагрузки и давления на верх-
- 2 -ней поверхности (обратная задача 3).
Предложен расчетный метод модификации крыла для- обеспечения эллиптического распределения циркуляции вдоль его размаха. Рассмотрены различные виды модификации нагрузки по поверхности крыла. Исследованы характер изменения крутки и срединной поверхности при различных модификациях перепада давления с целью получения эллиптического распределения циркуляции. На базе алгоритмов и программ решения прямой и обратной задачи I создана комплексная программа, позволяющая в автоматизированном режиме' получать обводы модифицированного крыла и изменение аэродинамических характеристик. .
Проведено обобщение теории малых возмущений 2-го порядка для случая крыла в неоднородном потоке, что позволило разработать численные итерационные методы для решения, прямой и обратных задач для крыла в составе пространственных компоновок.
Предложен эффективный метод расчета аэродинамических характеристик для исследования обтекания сложных пространственных компоновок.-
Возыохность использования метода показана на примерах про-веденых контрольных расчетов для следующих конфигураций:
а) "самолет-носитель + груз",
б) "самолет-носитель + орбитальный самолет",
в) "изолированное крыло -t- орбитальный самолет".
- Разработаны и реализованы на ЭВМ численные метода решения
обратных задач для оптимизации профилировок несущих элементов
сложных пространственных компановок, что дает реальный инстру
мент при решении актуальной проблемы современной аэродинамики:
проектирование форм летательных аппаратов с заданными аэродина
мическими характеристиками. Проведены контрольные расчеты,, ил
люстрирующие возможность использования методов для решения прак
тических задач.
j Практическая значимость работы, подтверждается следующим: і - Разработанные алгоритмы и методика решения прямой и обратных задач доведены до программ на ЭВМ, позволяющих рассчитывать аэродинамические характеристики и геометрию обводов крыльев конечной толщины с произвольными профилями. Эти программы используются для проведения исследовательских и проектировочных работ.
Эффективность и экономичность алгоритмов позволяет использовать их в работе на ЭВМ в интерактивном режиме.
Результати работу используются в отделении № 2 ЦАШ им. Н.Е.Жуковского, АНТК им. А.Н.Туполева.
Программы расчота на ЭВМ внедрены в систему автоматизированного проектирования летательных аппаратов на АНТК им. А.Н.Туполева.
Акт об использовании результатов работы приводен в приложении к диссертации.
Апробация работи. Основные результаты диссертации опубликованы в работах (1-22), докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Всесоюзное совещание - семинар "Совромоиныо проблеми механики жидкости и газа". - Грозный, 1986.; Всесоюзная школа-конфоронция "Современные проблемы механики жидкости и газа". - Иркутск, 1988; Всесоюзная школа-семинар "Современные проблемы механики жидкости и газа". - Иркутск, 1990; Конференции молодых учиних МГУ, посвященной 225-\Лотию МГУ, Май 1979г.; Научные конференции преподавателей и сотрудников ЧИТУ, Грозный, I982-IS871T.; Всесоюзная конференция "Математическое моделирование и экспериментальные исследования физико-химических про- , цессов в сплошных средах". - Симферополь. Октябрь, 1989г.; Семинар по аэромеханике (руководитель акад. Рыков Ю.А.). МАИ, ноябрь, 1990г.; Семинар по аэромеханике и газовой динамике (руководитель акад. Черный Г.Г.), НИИ Механики МГУ, февраль 1991г.; Семинар по аэродинамическому проектированию (руководитель д.т.н. Павло-воц Г.А.), ЦАГИ, 1989, 1990г.; Семинар по аэромеханике и газовой динамике (руководители акад. Черный Г.Г., проф. Шкадов В.Я., проф. Гонор А.Л.}, МГУ, 1990г., 1991г.; Семинар по аэромеханике летательных аппаратов (руководитель проф. Ништ М.И.), ВША им. Н.Е.Жуковского, апрель 1991г.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы. Общий объем 324 страницы, 136 рисунков, библиография содераит 319 наименований.