Введение к работе
Актуальность, В настоящее время при разработке летательных аппаратов различного назначения используются системы автоматизированного проектирования (САПР). Эти системы позволяют проводить оперативные расчеты по выбору основных геометрических параметров, определяющих облик летательного аппарата, формировать математическую модель внешней поверхности, определять аэродинамические и тя-гово-экономические характеристики и выполнять ряд других необходимых работ.
Расчетные модули системы проектирования должны обладать достаточно высоким быстродействием сравнительного анализа большого количества вариантов,- Это требование зачастую вступает в противоречие со сложностью математической задачи, описывающей реальные физические процессы»' Например, для скоростных самолетов важным моментом является уменьшение сопротивления в области " волнового кризиса",- Обтекание на этом режиме сопровождается ударными волнами, сложным взаимодействием скачков уплотнения и описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений. Решение этой задачи требует достаточно большого времени даже при использовании супер ЭВМ, что неприемлемо в условиях предварительного проектирования,-
Целью работы явилось создание модуля системы автоматизированного проектирования летательных аппаратов, который позволил бы достаточно быстро проводить оценку аэродинамических характеристик различных вариантов компоновки летательного аппарата в трансзвуковой области обтекания. При этом должна быть обеспечена возможность удобного формирования облика аппарата в интерактивном режиме с использованием современных средств геометрического моделирования и визуализации, осуществляемого в интерактивном режиме изменения параметров с целью улучшения аэродинамических характеристик и выдачи на графический дисплей всей необходимой информации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
I. На основе базовых систем геометрического моделирования получены математические модели поверхностей летательных аппаратов сложных форм.
- A -
2о Для оценки волнового сопротивления летательного аппарата в трансзвуковой области обтекания применено известное " правило площадей ", однако, в отличии от традиционных подходов, использующих линейную теорию, применен нелинейный метод расчета волнового сопротивления эквивалентных тел вращения.
3. Получены новые экспериментальные результаты по оценке влияния крыльев различных форм на волновое сопротивление самолета»
4.' На серии из восьми моделей различной конфигурации проведено систематическое сопоставление эквивалентности волновых сопротив лений летательных аппаратов и тел вращения.
5.1 С помощью расчетов серии указанных моделей тел вращения по лучена картина распределения волнового сопротивления по длине летательного аппарата с выделением участков наибольшего нарастания сопротивления и проанализированы возможности его уменьшения.
6 о Проведены методические сопоставления расчетных и экспериментальных данных о распределении давления на телах вращения, подтвердивших выводы теории о причинах развития волнового кризиса по числам Маха.
7. Получены экспериментальные данные по сопоставлению традиционных методов исследования давления с помощью дренажа и нового перспективного метода, использующего баропокрыгие.
Практическая ценность.
I» Создан модуль системы автоматизированного проектирования, позволяющий на основе современных средств вычислительной техники объединить задачи формирования математической модели поверхности летательного аппарата сложной формы и проведения расчета трансзвукового обтекания эквивалентного тела вращения с последующей модификацией базовой компоновки с целью снижения волнового сопротивления.1
2о Полученные результаты экспериментальных и расчетных исследований по влиянию крыльев различных форм на волновое сопротивлени компоновки могут быть использованы в практике проектирования рассматриваемого класса летательных аппаратов.'
3. Полученные в работе экспериментальные данные по сопосгавле, нию исследований распределения давлеїшя с помощью дренажа и баропо: рытий могут быть использованы для оценки эффективности различных методов физических исследований обтекания.
Апробация. Основные результати диссертации докладывались на сеглинарах в ДАТИ, СТІ6ГУ, на'конференциях молодых спецяалистов~ЦАГИ, СибНИА, МФТИ„' Созданный модуль автоматизированного проектирования используется в ЦАРИ о'
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в трех статьях [і-з]« Список работ приведен в конце автореферата,'
Структура и объем диссертации.' Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов,'списка литературы и иллюстраций. Работа изложена на 102 страницах машинописного текста, содержит 91 рисунок. Список литературы включает 99 наименований,