Когда-то люди даже представить себе не могли, что человечество покорит небеса и будет двигаться в небе. Но теперь мы живем в веке, когда слетать куда-нибудь на самолете стало простым делом. Со времен появления первых самолетов возникал вопрос не только о безопасности и комфорте, но и об оптимальных характеристиках крыловых профилей, вопрос о подъемной силе, распределения скоростей и т.д. В зависимости от предназначений летательных аппаратов, складывается спрос в улучшении той или иной характеристики крылового профиля. До наших дней остаются открытыми многие вопросы по этой тематике. Открытыми в том смысле, что предлагаются новые методы решения этих проблем. Важным является совпадение практических результатов и теоретических данных, полученными разными методами.
Область применения данной работы относится к летательным аппаратам, использующих экранный эффект. Их называют экранопланами.
Экраноплан - это высокоскоростное транспортное средство, летательный аппарат, подобный самолету, но летающий в пределах действия аэродинамического экрана, то есть на относительно небольшой (до нескольких метров) высоте от поверхности.
Широкой известностью в свое время славился экраноплан под названием “КМ”, или, как называли его за рубежом - “Каспийский монстр”, разработанный в СССР уже в 1966 году. После него были выпущены еще такие экранопланы как, “Лунь” и “Орленок”.
Также к экранопланам впитают большой интерес за рубежом. Хорошо известен громкий, но пока неосуществленный проект экраноплана США - “Boeing Pelican”, который просто поражал всех своими “будущими” характеристиками.
Экранопланы имеют достаточно большую скорость передвижения по сравнению с судами и более высокую грузоподъёмность
Наряду с огромными достоинствами, экранопланы имеют и несколько недостатков. Одним из них является низкая маневренность, так как экранопланы, как и самолеты, для поворота используют центростремительную силу, которую создает крыло. Как следствие, радиусы поворотов получаются очень большими. Другое недостатком является то, что экраноплан «привязан» к поверхности и не может лететь над неровной поверхностью. Этого недостатка лишён экранолет.
Как известно, при решении задачи проектирования профиля крыла экраноплана, даже в рамках модели идеальной несжимаемой жидкости (ИНЖ) встречается ряд математических трудностей, вызванных некорректностью этих задач.
В настоящей работе рассматривается задача обтекания крылового профиля вблизи экрана. Классический подход к решению таких задач заключается в применении аппарата эллиптических функций для решения краевой задачи в двусвязной области[1]. Другой подход был предложен Д.В. Маклаковым [2], заключающийся в введении фиктивного плоскопараллельного потока ИНЖ под экраном.
В данной работе предложен приближенный метод проектирования крылового профиля вблизи экрана по распределению скорости на его поверхности, заданной как функция дуговой абсциссы. Задание скорости таким способом представляет интерес с практической точки зрения, поскольку позволяет приближенно вычислить коэффициент подъемной силы. Кроме того, становится возможным определение коэффициента сопротивления до построения крылового профиля лишь рассчитав характеристики пограничного слоя.
В настоящей работе для решения предлагается способ, позволяющий перейти от двусвязной области течения к односвязной, но двулистной.
Ценность этого метода (способа) заключается в том, что его можно применить и для п связных областей. Данный подход был использован в работах Р.Ф. Марданова [3,4]. Выполнена серия числовых расчетов. Проверка результатов с точным решением задачи показали высокую точность разработанного метода. Сделаны выводы о применимости предложенного метода.
Решена задача о нахождении контура крылового профиля вблизи экрана по известному на ней распределении скорости по дуговой абсциссе. Для этого был использован переход от двусвязной однолистной области к односвязному двулистному.
Проведены сравнения результатов точного решения с приближенным методом. Были получены хорошие совпадения результатов для отстояния задней кромки крылового профиля от экрана в интервале 0.1
Рассмотрены влияния параметром ЦА.З на форму крылового профиля. Было выявлено, что увеличение параметра V2приводит к увеличению толщины профиля, возрастанию радиуса закругления передней кромки, увеличению коэффициента подъемной силы и угла атаки, и также уменьшению хорды. А параметр s3влияет на форму крылового профиля в области диффузорного участка. Также, с увеличением этого параметра растет и толщина профиля, коэффициент подъемной силы, угол атаки, а хорда, как следствие всего, уменьшается.
Выявлено не монотонное поведение коэффициента подъемной силы Су в зависимости от отстояния задней кромки до экрана. Было замечено, что максимальная подъемная сила достигается при отстояниях задней кромки крылового профиля от экрана близких к половине хорды профиля.
