Βασικός σχεδιασμός πτέρυγας και επιλογή αεροτομής twin-turboprop επιβατηγού αεροσκάφους και μελέτη των αεροδυναμικών της χαρακτηριστικών
Loading...
Date
20024-07-01
Authors
Μπουράμας, Κωνσταντίνος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η διαδικασία σχεδιασμού, ανάλυσης και βελτίωσης των αεροδυναμικών χαρακτηριστικών μιας πραγματικής πτέρυγας, ενός twin-turboprop επιβατηγού αεροσκάφους, αποτελεί μια συνθετική, επαναληπτική διαδικασία, η οποία απαιτεί πολλαπλά στάδια για την ανάπτυξη και εκτέλεσή της.
Η επαναλαμβανόμενη τριβή με την ρευστομηχανική (και ειδικότερα, αεροδυναμική) θεωρία, είναι προαπαιτούμενη για την ορθή κατανόηση των ροϊκών φαινομένων που αναπτύσσονται γύρω από μία πτέρυγα αεροσκάφους και τον συνεπή σχεδιασμό κι ανάλυσή της.
Ο ίδιος ο βασικός σχεδιασμός της πτέρυγας, βασίζεται στην πρόβλεψη του συνολικού -και των επιμέρους- βαρών του αεροσκάφους από τις δοθείσες προδιαγραφές αυτού και την συνακόλουθη εφαρμογή κριτηρίων αεροπορικών κανονισμών, για την ορθή διαστασιολόγηση της επιφάνειας της πτέρυγας.
Χρησιμοποιώντας δεδομένα παρεμφερών (turboprop) αεροσκαφών και προβλέποντας τις μέγιστες τιμές του αεροδυναμικού συντελεστή άντωσης που επιδιώκεται, εκλέγονται επιμέρους χαρακτηριστικά, όπως ο λόγος διατάματος, η οπισθόκλιση, η εκλέπτυνση ή πιθανή συστροφή της πτέρυγας, προτού γίνει εφικτή η επιλογή της κατάλληλης αεροτομής, που θα την απαρτίζει.
Για την δεδομένη αεροτομή, εκτελείται κατόπιν προκαταρκτικός σχεδιασμός, με σκοπό πρώτα την επιβεβαίωση των αεροδυναμικών της χαρακτηριστικών και μετέπειτα, πιθανή βελτίωσή τους.
Μελέτη ευαισθησίας πλέγματος, διενεργείται με χρήση μιας απλούστερης -και ευρέως διαδομένης αεροτομής- όπως η συμμετρική NACA 0012, για την οποία υπολογίζονται οι αεροδυναμικοί της συντελεστές σε πολλαπλές γωνίες προσβολής, συγκρινόμενες με πειραματικά δεδομένα για διαφορετικά πλέγματα, μοντέλα και παραμέτρους τύρβης.
Με δεδομένη την εκλογή ενός συνδυασμού πλέγματος, μοντέλου τύρβης και παραμέτρων αυτού για το εν λόγω ροϊκό πεδίο, είναι εφικτή η αεροδυναμική ανάλυση της επιλεγείσας αεροτομής, με επαναληπτικό αλγόριθμο, ώστε να προσδιοριστούν οι γωνίες προσβολής της, κατά την φάση της κυρίως πτήσης, που θα προσφέρουν στο αεροσκάφος την απαιτούμενη άντωση για την εξισορρόπηση του βάρους του.
Στις γωνίες αυτές, υπολογίζονται οι αεροδυναμικοί συντελεστές άντωσης και αντίστασης και επιχειρείται τέλος η βελτίωση τους, με την εισαγωγή διατάξεων μείωσης της αναπτυσσόμενης τυρβώδους οπισθέλκουσας, όπως οι ριμπλέτες (riblets).
Η επίδραση των ριμπλετών εξετάζεται κατά την φάση της κυρίως πτήσης, όπου η δυνητική μείωση της οπισθέλκουσας που αυτές προκαλούν, έχει σημαντικό αντίκτυπο στην μείωση της απαιτούμενης ισχύος -και κατ’ επέκταση του βάρους καυσίμου- του αεροσκάφους.
Description
Keywords
Επιβατηγό αεροσκάφος, Βασικός σχεδιασμός πτέρυγας, Αεροδυναμική ανάλυση αεροτομής, Τυρβώδη οριακά στρώματα, Ριμπλέτες