Контуры обтекания

1. Контуры обтекания

После первой мировой войны появились симметричные дужки RAF хорошего аэродинамического качества, контур которых был образован в передней части профиля из эллипса с прилегающей к нему в кормовой части профиля квадратичной параболой.

У Бартини еще в студенчестве возник вопрос - нельзя ли создать контур, каждая точка которого была бы и параболическая и эллиптическая, параболлизировать эллипс с разными вариантами этой геометрической "гибридизации", устранив разрыв высших производных на стыке двух кривых конического сечения.

Так была разработана серия аналитических контуров y = m[f(x) - x]a

которые в 1924 году были испытаны в ЦАГИ с отличными результатами (Юрьев и Лесникова). Одновременно испытывались остроносые модификации этих дужек, однако отсутствие соответствующих аэродинамических труб не дало возможности установить преимущество таких профилей на больших скоростях обтекания.

В 1931 году была опубликована работа Р. Бартини об аналитических профилях ("Лицом к технике" №1). В этой работе выведены дифференциальные уравнения лини тока, а также условия сжимаемости на околозвуковых скоростях. Выведен аналитический метод построения контуров внешнего и внутреннего обтекания (теория щелей) и дано семейство профилей и щелевых дужек, реализованных впоследствии на самолетах конструкции Бартини (Сталь-6, ДАР, Сталь-7), на которых были достигнуты рекордные скорости.

В 1940 - 1945 годах Р. Бартини с участием Кочеткова теория контуров была развита с учетом проектного числа Маха. Подобные контура применялись при разработке самолетов "Р", "Р-114", "Т-117", "Т-200", и "Т-210" конструкции Бартини и самолета "И-105" конструкции Томашевича.

В 1952 -1955 годах Бартини был разработан общий метод построения аналитических контуров, непрерывных в высших производных (структуры y = к(хa - yb ]a ), плавно покрывающих всю поверхность (x,y).

Оказалось, что семейство контуров, определяемых значениями g = 1, a = 1 и 1/2, b = 2. охватывают всю совокупность контуров обтекания при дозвуковых, околозвуковых и сверхзвуковых скоростях сжимаемой и вязкой жидкости, являясь таким образом аналитическим выражением обобщенного профиля: все наилучшие дужки, созданные теорией обтекания являются в известной мере аппроксимацией разработанного Р. Бартини обобщенного контура обтекания. Летные и модельные испытания профилей Бартини показали их высокое качество, в частности испытанные при М= 2,1 дозвуковые профили Бартини имели в два раза меньшее сопротивление, чем дозвуковые профили существовавших контуров - факт, имеющий значение для дввухрежимных летательных аппаратов.

В 1965 - 1971 годах с участием П.С. Кочеткова и А.Е. Лебедева был разработан метод аналитического задания гладких поверхностей инженерных сооружений, принятый МАП за основу при создании единого метода задания поверхностей в авиационной промышленности.

2. Работы по механизации крыла.

Постановлением Правительства, НИИГВФ было поручено создать Дальний Арктический Разведчик (ДАР) - (Главный Конструктор Бартини).

Важной отличительной особенностью самолета было наличие щитка механизации крыла по всему размаху задней кромки и тандемных плавающих элеронов, что должно было снизить минимальную скорость.

Для натурных испытаний новой системы механизации крыла был соответственно переделан легкий самолет "АИР-4", показавший снижение минимальной скорости от 63 км/час до 32 км/ час.

3. Работа винта в кольцевом крыле.

Для самолета "ДАР" был разработан вариант кольцевого центроплана с работающими в нем соосными винтами. Полунатурные испытания в ЦАГИ показали, что при работе винтов кольцевой центроплан вместо сопротивления сам создает тягу, достигающую 1/3 тяги винтов (эффект Бартини). Теория этого явления опубликована в работе Остославского и Матвеева (Труды ЦАГИ № 274). В 60-х годах это явление вновь открыто за рубежом.

4. Работы по теории пограничного слоя и УПС.

В 1942 году в проекте реактивного перехватчика "Р-114" был предусмотрен отсос пограничного слоя через эжекторы от струй двигателя.

Были спроектированы ламинизированные дужки с максимальной толщиной на 65% хорды, со щелью для отсоса пограничного слоя на 69% хорды.

В 1947 году по постановлению Правительства разрабатывались проекты тяжелых десантных самолетов "Т-200" и "Т-210". Для которых были спроектированы специальные дужки с отсосом пограничного слоя и разработана система отсоса. Была спроектирована и построена испытательная установка для Новочеркасского института (Федоров).

В 1952-1956 годах в Новосибирске СибНИА выполнена работа по теории пограничного слоя, по критериям устойчивости ламинарного течения с учетом градиента контура обтекания и положения стоков отсоса. Были выполнены работы по теории регенерации пограничного слоя (с участием тт Концевича и Шалокина). Был разработан и испытан способ продольного отсоса пограничного слоя, давший 97% ламинарного обтекания.

Были разработаны приборы для определения точки перехода путем изменения омического сопротивления микро - щупа, прибор для измерения интенсивности отсоса по контуру (см отчеты Сиб НИА за 1952 - 1956).

Было произведено расщепление жесткого скачка на звуковых скоростях на мягкий l- скачок, путем ламинаризации пограничного слоя с помощью отсоса за скачком (см киносъемку теневой картины обтекания СибНИА 1956 год).