Российские исследователи провели углубленное изучение взаимодействия слабых ударных волн с кромкой крыла самолета, движущегося на скорости 3 тыс. км/ч. В результате они обнаружили существенные изменения в характере этих взаимодействий в зависимости от очертаний кромки. Эти данные помогут повысить эффективность и безопасность сверхзвуковых полетов.
Специалисты установили, что форма поверхности крыла может существенно влиять на поведение пограничного слоя воздуха. Это открытие имеет важное значение для предсказания теплового режима поверхности и обеспечения безопасности полетов. В частности, исследователи выяснили, что изменение формы поверхности может привести к значительному изменению характера ламинарно-турбулентного перехода.
Эти результаты были получены в ходе изучения взаимодействия слабых ударных волн с кромкой крыла сверхзвукового самолета. Ударные волны, порождаемые взаимодействиями потоков воздуха с неровностями на поверхности стен аэродинамических труб, могут существенно повышать уровень турбулентности в пограничных слоях воздуха. Это, в свою очередь, может привести к усилению вязкого трения, повышенному нагреву крыла и другим негативным эффектам.
Для изучения этих явлений российские ученые создали компьютерную модель аэродинамической трубы Т-325 из Института теоретической и прикладной механики СО РАН. С помощью этой модели они просчитали взаимодействия ударных волн с разными типами кромки крыла. Результаты этих расчетов показали, что крылья с разной кромкой крыла порождают разные формы возмущений.
В случае с острой кромкой возникает один стационарный след, состоящий из пары вихрей, тогда как затупленная кромка создает два отдельных следа. Появление этих структур ведет к росту неустойчивости потока и способствует раннему переходу к турбулентности. Эти результаты были подтверждены в ходе опытов в реальной аэродинамической трубе.
Кроме того, исследователи обнаружили ранее неизвестные изменения в процессе перехода от ламинарного к хаотично-турбулентному течению воздуха в областях пространства, расположенных в окрестностях зоны воздействия ударных волн. Понимание этих явлений позволит повысить безопасность и эффективность сверхзвуковых летательных аппаратов.
Таким образом, результаты этих исследований имеют важное значение для развития сверхзвуковой авиации. Они помогут создать более эффективные и безопасные летательные аппараты, способные развивать высокие скорости.
Фото: Wikimedia Commons/Own work, Богданов-62 , (Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.)
