Создание рабочего проекта

Часть 4. Поверка аэродинамической компоновки с помощью CosmosFloworks 2007 SR0 PE 4.6. ПОЛУЧЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ, ИХ ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ. Итак, CosmosFloworks закончил расчёты... Что получилось и что с этим всем делать...? Один из главных для нас документов, это таблица Surface parameters (параметры на поверхности) C помощью диалогового окна Surface parameters можно посмотреть минимальные, максимальные и средние значения локальных Local физических параметров (давление, температура, скорость и т.д.) и интегральных Integral физических параметров (расходы, силы, моменты и т.д.) на выбранной поверхности. Полученные значения экспортированы в Excel. Получить их, по окончании счёта просто: достаточно войти в клон нужного вам режима проекта, и кликнуть мышкой в меню FW на выбранном вами Surface parameters. Фото 4.48. Отображение физических параметров на поверхности в виде таблицы Excel. Если же, вы хотите загрузить ранее просчитанные результаты, то для этого в меню FloWorks выбираем Results - Load/Unload Results Фото 4.49. Загружаем результаты расчётов в CosmosFloworks. ... и выбираем файл с результатами (по умолчанию предлагаемый программой). Фото 4.50. Загружаем результаты расчётов в CosmosFloworks. Итак, мы получили таблицу с минимальными, максимальными и средними значениями локальных Local физических параметров (давление, температура, скорость и т.д.) и интегральных Integral физических параметров (расходы, силы, моменты и т.д.) на выбранной поверхности... Фото 4.49. Вот как выглядит итоговая таблица с расчётом в CosmosFloworks. Что со всем этим делать ? Например, можно собрать эти (со всех просчитанных режимов) данные в таблицу. Фото 4.50. Таблица результатов расчётов в Excel. Важно: следует помнить, что подъемная сила Y направлена перпендикулярно набегающему потоку, а сила лобового сопротивления Z направлена параллельно набегающему потоку, поэтому полученные значения Y и Z необходимо "довернуть" в нужную сторону, на величину угла атаки используя тригонометрический функции (моя табличка это делает автоматически). Получены величины в связанной системе координат, в которой составляющие R имеют следующие обозначения и названия: Х - аэродинамическая продольная сила - составляющая по оси ОX, взятая с противоположным знаком; Y - аэродинамическая нормальная сила - составляющая по оси ОY; Z - аэродинамическая поперечная сила - составляющая по оси ОZ. В скоростной же системе координат составляющие Ra имеют следующие обозначения и названия: Хa - сила лобового сопротивления - составляющая по оси ОX , взятая с противоположным знаком; Ya - аэродинамическая подъемная сила - составляющая по оси Оу; Za - аэродинамическая боковая сила - составляющая по оси Oz . Т.е. то, что нам нужно. Так вот у меня, после получения данных, которые CFW выдает в связанной системе координат, силы Y и Х пересчитываются в табличке для скоростной системы координат. Фото 4.51. Векторы дейстующих на модель сил в CosmosFloworks. И по полученному массиву данных (Y, Z, и S) используя графические и математические возможности Excel, посмотрим что же у нас получилось.... У меня получилось "собрать" несколько графиков, наглядно иллюстрирующих поведение моего самолёта на выбранном режиме полёта. Например график "Зависимость Y (подъемной силы) от угла атаки". Вот он... Фото 4.52. График зависимости Y (подъемной силы) от угла атаки по результатам расчётов в CosmosFloworks. Из него например видно, что для выбранной скорости полёта, угол атаки (при котором Y=G) будет лежать в диапазоне примерно от +3° для самолёта с минимальной взлётной массой 705 кг (пилот и мин. запас топлива), до +7° для самолёта с максимальной взлётной массой 905 кг (2 пилота и полный запас топлива). Т.е. в диапазоне углов атаки +3°...+7° самолёт "летит" с вертикальной скоростью 0 м/с. При выходе на углы больше +7° самолёт с полной взлётной массой начинает набирать высоту, а при выходе на углы меньше +7° самолёт начинает терять высоту, т.е. снижаться. Что прекрастно подтверждает результаты лётных испытаний модели П-6 с помощью программы авиасимулятора X-Plane Flight Simulator 8.60 Вот "весовые" параметры модели в X-Plane FS, где указана полётная масса в 905 кг (1`995 lb) Фото 4.53. Весовые параметры модели в X-Plane FS, где указана полётная масса. Ниже приведен скриншот момента испытаний самолёта в крейсерском режиме полёта в X-Plane FS. Скорость горизонтального полёта 180 км/ч, вертикальная 0 м/с, угол атаки самолёта по авиагоризонту примерно +7°.... Что соответствует полёту в режиме, когда Y=G (подъемная сила равна полному весу самолёта) Фото 4.54. Скриншот момента испытаний самолёта в крейсерском режиме полёта в X-Plane FS. Тот-же режим, только вид на самолёт снаружи. Фото 4.55. Скриншот момента испытаний самолёта в крейсерском режиме полёта в X-Plane FS. Так-же из полученного графика для всего самолёта видно, что при достижении углов атаки больше 28°, наступает срыв потока с центроплана (с наплывов - генераторов вихрей, зоны пониженного давления), что ведет к резкому падению общей подъемной силы (на крыльях срыв развивается чуть раньше) - самолёт на этом режиме полностью неуправяемый. Это наглядно продемонстрировано "анимационным" фильмом, который я покадрово собрал из отдельных картинок обтекания модели. Фото 4.56. Вот как выглядит окно наблюдения за расчётом в CosmosFloworks. Так-же из полученного графика для крыла и ПГО видно, что поток над крылом начинает плавно переходить с ламинарного в турбулентный при достижении углов атаки от 12°, а срыв потока с крыла начинает развивается при достижении углов атаки от 22° и полностью поток отрывается при достижении углов атаки около 26°, что так-же ведет к резкому падению подъемной силы на крыле - самолёт на этом режиме становится неуправяемый. Это наглядно продемонстрировано "анимационным" фильмом, который я покадрово собрал из отдельных картинок обтекания крыла и ПГО модели. Фото 4.57. Вот как выглядит окно наблюдения за расчётом в CosmosFloworks. Если внимательно присмотреться, то можно заметить, что срыв потока с ПГО происходит немного (на пару градусов) раньше - что по идее должно приводить к тому, что самолёт как-бы оснащен естественной противоштопорной защитой: срыв воздушного потока на ПГО происходит раньше, чем на крыле, создающем большую часть подъемной силы, поэтому нос самолета в этом случае слегка опускается (происходит уменьшение угла атаки) и машина возвращается в нормальный полет. Приведенные данные вроде подтверждают эти выводы. Единственное, что следует помнить, так это то, что при оценки ЛТХ вашего самолёта, следует проводить большую аналитическую работу: оценка таблиц, графиков, картин обтекания и расперделения давлений и пр. Желательно подтвержденные или полученные и в другом источнике (программе), чтобы по возможности минимизировать ошибки и неточности расчётов. Так-же был получен график "Зависимость Z (силы сопротивления) от угла атаки". Фото 4.58. График зависимости Z (силы сопротивления) от угла атаки по результатам расчётов в CosmosFloworks. Используя полученные значения можно было-бы сразу получить такой важный параметр как аэродинамического качества К - отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления на данном угле атаки. Но видимо в расчёт силы лобового сопротивления в CosmosFloworks происходит некорректно (что видно из полученного графика) - поэтому получить этот важный параметр как и Сх (нужен для того что-бы получить поляру самолёта) не получится... Видимо это происходит из-за того, что некорректно задано (а вернее не учитывалось совсем) в том числе качество поверхности самолёта (шерховатость)... а может это ошибка счёта программы. В общем буду разбираться.... Ну и на последок был получен график "Зависимость Су (коэффициента подъемной силы) от угла атаки". Фото 4.59. График зависимости Су (коэффициента подъемной силы) от угла атаки по результатам расчётов в CosmosFloworks. По нему конечно не так явно видна картина резкого изменения Су в зависимости от угла атаки (особенно по работе ПГО как противоштопорной защиты). Но по крайней мере если не смотреть на полиномиальный (выравнивающий) график, то видно, что пик значения Су у ПГОнаступает раньше, чем у крыла и самолёта в общем. Что конечно-же с натяжкой, но всё-же может свидетельствовать о том, что ПГО свою работу по предотвращению развития общего срыва выполнит. Как собственно и было задумано..., продолжение следует.... В следующих темах будет продолжено "причёсывание" полученных данных и проведено исследование поведения самолёта на режимах "взлёт" и "посадка" с учётом изменеия стреловидности ПГО и работы механизации крыла. Дальше 22.06.2008. -------------------------------------------------------------------- Страничка Поверка аэродинамической компоновки П-6 на угле атаки 0° с помощью CosmosFloworks 2007 PE Предоставлена методика проведения аэродинамических испытаний и полученные результаты. Автор - Николай Андреев -------------------------------------------------------------------- Назад, в оглавление Скачать модель (в архиве) П-6 для SolidWorks 2007 можно здесь Если у вас, по результатам испытаний модели в CosmosFloworks будут получены конкретные результаты, пишите мне. Опубликую. Все замечания по продувкам модели П-6 прошу направлять мне на почту О том что будет дальше, следите за новостями.

Ссылки на полезный софт

Строим самолет: энциклопедия авиасамодельщика AirplanePDQ - компьютерная программа для расчета СЛА САПР "Сударушка" - комплекс бесплатных и условно-бесплатных программ для конструкторов и технологов. (Выпуск чертежей, пространственное моделирование, прочностные и аэродинамические расчеты.) CompuFoil3D - Программа для изготовления шаблонов крыльев по технологии "moldless" основанной на использовании пенопласта. FlowVision - С помощью этой программы можно проводить моделирование поведения элементов конструкций в воздушной среде и одновременно анализировать результаты расчета, менять граничные условия и параметры математической модели. Advanced Aircraft Analysis (AAA) - Это CAD/CAE система для моделирования в области авиастроения, содержит инструменты для моделирования элементов корпуса самолета и набор модулей для расчетов прочности, тестирования и оптимизации. Эту программную систему используют университеты, производители авиатехники и военные организации в более чем 40 странах мира. Design Software от Desktop Aeronautics software - Это комплекс программ для моделирования в области авиастроения, содержит инструменты для моделирования элементов корпуса самолета, профилей и набор модулей для расчетов, тестирования и оптимизации. AIRPLANE DESIGN CALCULATOR от Lee Van Tassle - Инструмент для расчета параметров самолета (в виде электронной таблицы Excel) JAR_VLA от Сутормина Е.Г. - Программа определения основных геометрических характеристик самолета и действующих на них нагрузок по европейским нормам Jar Vla. (в виде электронной таблицы Excel) Упрощенный расчет крыла по Кондратьеву с форума АЭА - Программа для упрощенного расчета прочности крыла свободнонесущего моноплана (в виде электронной таблицы Excel)

Самолет мечты:

- История рождения проекта П-6 (в фотографиях) - Технические характеристики и описание П-6 - Описание процесса проектирования П-6 - Описание процесса постройки П-6 - Полетать на П-6 (матмодель для авиа-симулятора FS X-Plane) - Мнения аппонентов (форум АЭА) - Участники проекта