Создание рабочего проекта

Часть 4. Поверка аэродинамической компоновки с помощью CosmosFloworks 2007 SR0 PE Вступление (или ночное недержание) ... Несколькими днями ранее. Конвертировав в доступный для понимания FlowVision 2.3.0 формат продувочную модель П-6, я попытался её тут-же протестировать. На что моментально получил сообщение об ошибке. Программе не понравилось то, что в модели: 1. Незакрытые грани. 2. Перекрывающиеся фасетки 3. И присутствует многолистность. Фото 4.1. Модель П-6 в натуральную величину в FlowVision. Сообщение об ошибке. Справка по программе настойчиво советовала исправить матмодель. И даже подсказала где ошибки - подсветив эту область "красненьким". Фото 4.2. Модель П-6 в натуральную величину в FlowVision. Индикатор области поверхности содержащей ошибку. В свою очередь, Solid Works 2007 ошибку не признавал. Вечер переставал быть томным... Пришлось обратиться к разработчикам. Но те неделю хранили гробовое молчание... И мне это надоело. Я вспомнил, что существует замечательный инструментарий под названием CosmosFloworks, который полностью интегрирован в систему SolidWorks, и позволяет проводить расчеты любой сложности без какой-либо дополнительной передачи данных между системами. Современные технологии позволяют минимизировать время задания исходных данных, проведения расчетов и анализа результатов и делают аэрогидродинамическое моделирование доступным потребителю. Но как говорится, дело мастера боится... И вот через пару дней на моём ноуте поселился новый жилец. В конфигурациях Standard и PE На момент окончания установки софтины часики показывали полночь... Естественно не попробовать её (чуть-чуть) я не мог... Запустив CosmosFloworks я попал в SolidWorks... куда и прописалась установленная вновь программа. Экспортировать ничего не пришлось... Фото 4.3. Модель П-6 в натуральную величину в CosmosFloworks. К сожалению программа не русифицирована и достаточно сложная для её использования "с ходу", но инженерный подход, остаточные знания англицкого языка (спасибо академии) и наличие справки позволили произвести грубую настройку "среды" и выполнить тестовый прогон мидели П-6. Параметры среды: воздух, +20,05*С, незначительная турбулентность, давление 10332,28 кгс/м2 (Па), скорость набегающего потока 50м/с (180 км/ч), боковой и вертикальной составляющей нет. Фото 4.3. Картина обтекания П-6 и параметры среды. После установки основных параметров, программа начала расчёт картины обтекания для заданных условий. Как видно из скриншота, на всё ушло 12,5 минут. Ноутбук Rover Р4, ок 2000 MHz (точно не помню), 1 Gb памяти, простенькая видеокарточка (всё это 3-х летней давности). Фото 4.4. Расчёт параметров обтекания П-6. После того, как расчёты были закончены, я выбрал режим отображения - "обтекание струёй" (настраивается отдельно). Что получилось видно из приведенного скриншота. Фото 4.5. Итоговая картина обтекания П-6 для заданного режима. ну и еще несколько картинок: Фото 4.6. Итоговая картина обтекания П-6 для заданного режима. Вид спереди. Приведенный ниже скриншот, показывает обтекание самолета в режими "анимация" - в нем в движении показывается картина обтекания самолёта набегающим потоком - захватывающее зрелище... Фото 4.7. Итоговая картина обтекания П-6 для заданного режима. Вид спереди. То-же, вид с боку. Фото 4.8. Итоговая картина обтекания П-6 для заданного режима. Вид сбоку. И сзади... Фото 4.9. Итоговая картина обтекания П-6 для заданного режима. Вид сзади. После того как я убедился, что установленная у меня программа работает, я пошёл спать, т.к. часы показывали начало третьего.... Что-бы результаты моих "исследований" картин обтекания самолёта на разных режимах полёта принесли практическую пользу этому проекту, я заказал учебник по CosmosFloworks и в данный момент определяюсь с методиками проведения подобных "испытаний". P.S. ночное недержание выразилось в моем нетерпении испытать программу сразу после установки, и к энурезу не имеет ни какого отношения. 08.11.2007. 4.1. ТЗ для проверки аэродинамической компоновки Цель этого вида компоновки в том, чтобы обеспечить летные данные не хуже требуемых ТЗ при безусловном соблюдении всех других ограничений по устойчивости, управляемости и безопасности полета, комфорту, удобству изготовления, эксплуатации и т.д. Аэродинамическая компоновка практически сводится к тому, чтобы: 1) обеспечить наибольшие значения аэродинамического качества К и коэффициента подъемной силы Суамакс, и наименьшие значения коэффициента лобового сопротивления Сха при оптимальных параметрах крыла и других агрегатов и наиболее рациональной схеме самолета; 2) добиться наименьшего вредного и наибольшего полезного аэродинамического взаимовлияния частей самолета; 3) получать плавное развитие срыва потока при а>акрит Желательно, чтобы срыв начинался в корневой части крыла и распространялся к его концу; 4) обеспечить устойчивую работу воздухозаборника двигателя и самого двигателя во всем допустимом диапазоне углов атаки и скольжения; 5) усилить положительное влияние поверхности земли как экрана; 6) обеспечить эффективность управляющих поверхностей во всем диапазоне углов атаки, включая закритические (при сваливании, штопоре); 7) ликвидировать местные застойные зоны и нежелательные вихревые течения. Использование полученных данных для построения поляры самолета Полярой самолета называется кривая, описывающая зависимость коэффициента лобового сопротивления Сх от коэффициента подъемной силы Су. На этой кривой наносятся также углы атаки а. Для построения поляры самолета необходимо иметь значения коэффициентов Сх и Су в зависимости от углов атаки а. Их вычисление удобно вести в таблице. Заполнив таблицу, можно приступить к вычерчиванию поляры. Для этого в системе координат Cу, Сх наносятся точки, соответствующие выбранным углам атаки а, и соединяются плавной кривой. Поляра самолета позволяет легко и быстро определять ряд важных аэродинамических характеристик, используемых при расчете его летно-техннческих данных. Очень важной характеристикой, оценивающей аэродинамическое совершенство самолета, является его аэродинамическое качество К. Его увеличение является одной из основных задач аэродинамической компоновки самолета. Максимальное аэродинамическое качество самолета будет на угле атаки, соответствующем точке касания прямой, проходящей через начало координат, проведенной по касательной к поляре. Угол атаки а, соответствующий наибольшему аэродинамическому качеству самолета, называется наивыгоднейшим. Данные необходимые для расчёта поляры я надеюсь получить с помощью CosmosFloworks 2007 SR0 PE Программа проведения виртуальных аэродинамических испытаний 1. По предварительной картине обтекания на разных режимах попробую определить и по возможности добиться наименьшего вредного и наибольшего полезного аэродинамического взаимовлияния частей самолета. А так-же определить и попробовать ликвидировать местные застойные зоны и нежелательные вихревые течения. Исследуемый диапазон углов атаки -5° ... +25° 2. Попробую определить влияние положения ПГО на обтекание центроплана в зависимости от скоростей и углов положения самолёта. Выявить оптимальное положение ПГО. 3. Изучить поведение виртуальной модели на критических этапах полёта и по возможности получить плавное развитие срыва потока при а>акрит по возможности, чтобы срыв начинался в корневой части крыла и распространялся к его концу (на сколько это будет возможно); Этапы подлежащие изучению (во всём диапазоне доступных скоростей и углов): - взлётное положение (с учётом угла стреловидности ПГО и угла отклонения РВ, механизации крыла и положения шасси) - посадочное положение (с учётом угла стреловидности ПГО и угла отклонения РВ, механизации крыла и положения шасси) - полётное положение при крейсерском режиме (для высот 500, 1000, 2000, 3000, 4000 м) - скольжение и срыв(в том числе во взлётной и посадочной конфигурации) Для температурных условий: - "Стандарт" 760 мм.рт.ст. (101 325 Па), + 15° C Фото 4.10. Распределение давления, температуры и плотности в Международной стандартной атмосфере для высот 500, 1000, 2000, 3000, 4000 м. Т.к. над материками вне тропических широт атмосферное давление зимой обычно повышено, а летом понижено, то получаем (грубо) предельные значения для режима: - "Лето" 684 мм.рт.ст. (91 190,88 Па), + 35° C Фото 4.11. Распределение давления, температуры и плотности в Международной стандартной атмосфере для высот 500, 1000, 2000, 3000, 4000 м, характерное для лета - "Зима" 805,6 мм.рт.ст. (107 402,59 Па), - 30° C Фото 4.12. Распределение давления, температуры и плотности в Международной стандартной атмосфере для высот 500, 1000, 2000, 3000, 4000 м, характерное для зимы. Параметры МСА (изменение температуры и давления воздуха) для малых высот, на которых летают вертолеты и самолеты, приведены на рисунке 4.13. Здесь же приведены данные о распределении среднегодовых значений температуры t(H)max и t(H)min. Фото 4.13. Распределение давления, температуры и плотности в Международной стандартной атмосфере. 4. Получение данных для расчёта коэффициента лобового сопротивления Сх от коэффициента подъемной силы Су. Посторенние поляры самолёта. В результате должно получиться примерно: - количество моделей: 3 (взлёт, посадка, крейсер) + 2 дополнительных (взлёт с шасси, посадка с шасси) - количество вариантов ("экранов") для просчёта: 50-60 - ориентировочное потребное машинное время: 825-1000 мин или 13-16 часов (Из расчёта 10-12 минут на одну картину обтекания) - время осмысления и оценки полученных результатов - уточняется. 12.11.2007. 4.2. Получение начальных данных для ТЗ с помощью X-Plane Flight Simulator 8.60 Для того чтобы получить данные, которые можно было-бы заложить в модели П-6 различных конфигураций для продувок, мной было принято решение совершить "вылет" в симуляторе X-Plane Flight Simulator 8.60 на П-6. Фото 4.14.Самолет П-6 во время испытаний. Во время полёта был получен массив данных, который сейчас обрабатывается и сводится в таблицу - "Программу продувок модели П-6" Переход на страницу Испытание "летающей" модели П-6 здесь Программа Продувок в стадии формирования. Дальше 22.11.2007. Назад, в оглавление В связи с тем, что проведение цикла продувок немного отстаёт от намеченного мной графика, предлагаю всем желающим скачать модель П-6 и "потренироваться" в CosmosFloworks. Задержка связана с банальной нехваткой времени и невозможности сосредоточиться на решении этой задачи. Да и с настройками CosmosFloworks для проведения цикла испытаний пока не всё получается. Вся надежда на новую книгу Алямовского - SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике + DVD. Купить ее можно здесь Вобщем если что и будет, то не раньше апреля-мая. 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. 12.02.2008. 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