Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Несколько слов об аэродинамике моих моделей

Опубликовано 08.12.2013

    В этой записи хочу немного рассказать об аэродинамике моих самолётов. Это связано с частыми вопросами о форме моих моделей и о противоречиях в их аэродинамических решениях. Вопросы эти в общем справедливы и понятны. Чтобы не отвечать каждый раз на них, я решил создать запись в блоге с возможностью комментировать, чтобы просто ссылаться на неё в дальнейшем и отвечать на вопросы, если таковые останутся после прочтения данного месседжа.

 

Первое, что хочется сказать, точнее попросить... Не стоит сразу критиковать формы, примеряя к ним классическую аэродинамику. Я в основном придумываю и строю модели современных и перспективных истребителей, которым необходимо иметь многорежимную аэродинамическую схему, что возможно только при применении вихревой аэродинамики, если не рассматривать схемы с изменяемой геометрией крыла. Суть вихревой аэродинамики, в моём понимании, заключается в организации устойчивых вихревых жгутов над верхней поверхностью крыла при выходах на большие углы атаки и не только. Вихревые жгуты способствуют понижению давления над крылом и приросту подъёмной силы. Классическая аэродинамика боится вихрей, и в основном направлена на то, чтобы их никогда не возникало.

Организовать устойчивые вихревые жгуты над крылом можно несколькими способами: наплыв, ПГО вблизи крыла, и различного рода выступы на передней кромке крыла (аэродинамический зуб или клык). На моих самолётах применяются наплыв и иногда ПГО, и иногда одновременно то и другое.

При использовании наплыва, вихрь образуется на участке с большей стреловидностью и в местах перелома, т.е. там, где меняется стреловидность, особенно с большей на меньшую. Таким образом можно формировать зону образования жгута путём уступов на передней кромке наплыва. Для более высокой стабильности жгута, кромки наплыва должны быть острыми.

При использовании ПГО вихрь образуется на конце плоскости, также как индуктивный вихрь на конце крыла. При этом ПГО управляемое и это даёт дополнительную возможность управлять вихрем. С точки зрения вихревой аэродинамики ПГО лучше располагать вблизи перед крылом и чуть выше его, как, например, у Су-37 (JSF).

Su-37 JSFSu-37 JSF

Схема при таком ПГО не становится уткой, а остаётся бесхвосткой, но с ПГО. А так то не стоит забывать, что у ПГО ещё много и других функций, таких как смещение аэродинамического фокуса, дополнительный контроль тангажа, но тут ПГО то как раз лучше сдвигать вперёд от крыла, чтобы создать необходимое плечо. Схема в таких случаях уже будет называться "Уткой".

Также я стараюсь следовать технологии СТЕЛС при создании дизайна прототипов, поэтому часто уступы на моих самолётах угловатые, чтобы уменьшить количество углов передней и задней кромок крыла, видимых в передней и задней полусферах. Отсюда, от СТЕЛС, и частый выбор в моих концептах в пользу верхнего расположения воздухозаборников. Этот ход чаще всего подвергается критики со стороны моделистов и любителей авиации. И это можно понсхема перекрытия заборника и перехода на нижнее всасываниесхема перекрытия заборника и перехода на нижнее всасываниеять, т.к. заборники при таком решении попадают в аэродинамическую тень, что делает невозможным работу реактивных двигателей на больших углах атаки на реальных самолётах. На это у меня есть решение воздухозаборника (справа на рисунке), где предусмотрен переход на нижнее всасывание. Конечно эта механизация утяжеляет аппарат, но решает проблему затенения. Не смотря на это, в реальном самолёте я бы, скорее всего, не стал бы так делать, а применил бы S-образный воздухозаборник, хотя и он может доставить массу трудностей при компоновке, которые могут вылиться в лишний вес в итоге. Почему же на модели делаю? Потому что так удобнее в эксплуатации (именно авиамодели), потому что мне так дизайн кажется более футуристичным, потому что так легче приземлить модель без шасси.

Ещё у меня бесконечная тяга создать истребитель без вертикального оперения, без килей короче. Это тоже идёт от нужды в снижении ЭПР, т.е. снижения заметности от радаров реальных боевых машин. Отсюда у меня появляются разного рода экспериментальные аппараты типа S-67, AL-601,609 E.

Плоские сопла на моих моделях тоже следствие "модности" СТЕЛС и "хайтекничности" дизайна. Кстати, многие считают, что плоские сопла на самолёте несомненно хуже, чем круглые. Но не надо тут так ортодоксально смотреть на проблему. Всегда нужен комплексный подход, и тогда может оказаться так, что в некоторых случаях удобство в компоновке плоского сопла нивелирует его недостатки и выводит самолёт с таким соплом в плюс, перед таким же, но с круглым соплом.

Ещё момент: поскольку у меня модели сверхзвуковых прототипов, то дизайн пропущен через правило площадей - это откладывает свой отпечаток на облик и является показателем правильности, ну или, по крайней мере, работоспособности схемы в целом. Кстати, этим также объясняется моя любовь к бесхвосткам с дельтавидным крылом, а информацию о том, что бесхвостка с таким крылом подходит только для сверхзвука, считаю уже не актуальной. При правильно спроектированном самолёте, с применением вихревой аэродинамики и с учётом возможностей современных электронных систем автоматической стабилизации, все недостатки данной схемы в достаточной мере компенсируются, что, благодаря её универсальности, выводит её в фавориты перспективной авиации, как военной, так и гражданской. Я придерживаюсь такой точки зрения.

Тут же хочу ответить на частый вопрос почему я не рассматриваю схемы с обратной стреловидностью крыла (КОС)? На данный момент эта схема достаточно изучена и по-мимо сложностей связанных с дивергенцией, которые в принципе решаются при помощи современных сверхпрочных композитных материалов, есть ещё момент со смещением аэродинамического фокуса на сверхзвуковой скорости. На обычных схемах фокус смещается назад при переходе звукового барьера, а затем постепенно начинает смещаться опять вперёд, стремясь вернуться на место (на утках почти полностью восстанавливается). На схемах с КОС фокус при переходе барьера смещается назад и затем так и не восстанавливается, что делает самолёт в данном режиме полёта крайне плохо управляемым. Эта особенность вывела схемы КОС из ряда перспективных в применении на сверхзвуковых самолётах. Но она вполне успешно может использоваться на дозвуке, но это другие ЛА, которые меня пока не привлекают.

На этом краткое описание моих дизайнерских ходов в моих моделях я закончу. В конце скажу только то, что я продолжаю изучать вихревую аэродинамику как в реальной практике, так и в виртуальной.

 

 

Спасибо за внимание, до новых встреч!