Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») завершили второй этап исследований полумодели перспективного малошумного ближнемагистрального самолета (БМС).

Принципиальными отличиями этого воздушного судна являются крыло малой стреловидности, обеспечивающее ламинарное обтекание, и верхнее расположение двигателей над задней кромкой крыла. Преимущества компоновки — снижение сопротивления, экранирование крылом шума от двигателя и защита от попадания посторонних предметов в воздухозаборники при взлете и посадке.

«Работы по обеспечению ламинарного обтекания пассажирских самолетов развиваются в ЦАГИ достаточно давно. Ламинарный профиль дает преимущество с точки зрения повышения технико-экономических характеристик: уменьшается расход топлива, снижается сопротивление и проч. Однако самолетам с ламинаризированным обтеканием необходимо иметь более простую механизацию, из-за чего могут пострадать взлетно-посадочные характеристики. Из-за уменьшения стреловидности может снизиться скорость самолета. К чистоте поверхности ламинарного крыла также предъявляются повышенные требования. Сбалансировать все плюсы и минусы — непростая задача, над которой нам предстоит еще много работать», — прокомментировал начальник отдела отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ», кандидат технических наук Анатолий Болсуновский.

Ранее специалисты института разработали концепцию и испытали полную модель БМС с размахом крыла 2 м. В дальнейшем была изготовлена крупномасштабная полумодель летательного аппарата с большей в 2,2 раза хордой. Такое решение позволяет получить более достоверные результаты в эксперименте.

В прошлом году была проведена серия испытаний полумодели в трансзвуковой аэродинамической трубе Т-128 ЦАГИ. Эксперименты с применением тепловизора подтвердили наличие протяженных ламинарных участков на верхней поверхности крыла.

Прошедший этап включал подробное изучение границ ламинарного обтекания. Также уточнялись особенности физики процесса на взлетно-посадочных режимах при отклоненной механизации в виде закрылков и щитков Крюгера (отклоняемой панели на нижней поверхности крыла), используемых на ламинарном крыле. Этот элемент механизации передней кромки уступает по эффективности обычному предкрылку, который, однако, нельзя использовать из-за наличия уступов, приводящих к преждевременной турбулизации течения.

В ходе работ ученые ЦАГИ исследовали спектры обтекания на поверхности летательного аппарата при больших углах атаки с помощью мини-шелковинок. Приклеиваемые легкие нити выстраиваются по вектору скорости, а в зонах отрыва потока отходят и совершают хаотические колебания. С помощью этого метода были выявлены зоны локальных отрывов, препятствующие достижению высоких несущих свойств крыла.

Полученные результаты позволят доработать механизацию крыла с целью приближения эффективности щитка Крюгера к эффективности стандартного предкрылка.

Следующий этап эксперимента запланирован на осень 2020 года.

Ламинаризация обтекания — это перспективная аэродинамическая концепция, позволяющая, по различным оценкам, снизить сопротивление самолета на 10-15 процентов. Для небольших самолетов (типа SSJ-100) наиболее перспективной является естественная ламинаризация обтекания, достигаемая только за счет формы профилей крыла. Для более крупных воздушных судов (типа МС-21, Ту-204) необходимо применять искусственную ламинаризацию за счет отсоса пограничного слоя через миллионы микроотверстий в обшивке, что гораздо сложнее. В Центральном аэрогидродинамическом институте имени проф. Н.Е. Жуковского изучаются оба направления. Однако для надежного прогнозирования аэродинамических характеристик ламинарных самолетов в летных условиях трубных экспериментов недостаточно. В силу этого необходим промежуточный этап испытаний на летных демонстраторах, которые в большом количестве создавались и продолжают разрабатываться в нашей стране и за рубежом.