Ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») разрабатывают систему многодисциплинарного проектирования воздушного винта для силовой установки самолета местных воздушных линий. Она призвана объединить программные средства численного моделирования в единый комплекс.
«Уникальность работы заключается в формировании единого подхода к решению задачи проектирования высокоэффективных воздушных винтов, которые должны соответствовать необходимым требованиям по условиям эксплуатации, ресурсу, весу, шуму на местности и др. Создавая систему многодисциплинарного проектирования, мы провели численные расчеты аэродинамических, акустических и прочностных характеристик воздушного винта, а затем — стендовые испытания. После сопоставления расчетных и экспериментальных данных были проанализированы условия и возможности применения комплекса современных расчетных методик для определения параметров воздушного винта регионального самолета. Результаты НИР востребованы в наших КБ при разработке новых образцов отечественной летательной техники», — рассказал начальник научно-исследовательского центра развития высокопроизводительных вычислений ФАУ «ЦАГИ» Кирилл Анисимов.
Научно-исследовательская работа проводится в рамках реализации государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации». Основная цель НИР — сокращение сроков и повышение качества разработки воздушного винта за счет развития методов проектирования, численного моделирования и многодисциплинарной оптимизации.
Специалисты научно-исследовательского центра развития высокопроизводительных вычислений ФАУ «ЦАГИ» под руководством Кирилла Анисимова после анализа научно-технического задела по данной тематике провели интеграцию расчетных методик определения аэродинамических, акустических и прочностных характеристик в единую систему многодисциплинарной оптимизации винта регионального самолета. После этого разработана программа, реализующая макет системы многодисциплинарного проектирования и оптимизации воздушного винта, а также описаны интерфейсы для ее интеграции с системой обликового проектирования перспективной авиационной техники.
Следующим шагом стало проектирование и изготовление тестового винта. Испытания композитного натурного воздушного винта проводились на винтовой установке СДУ-104М в большой аэродинамической трубе Т-101. В ходе эксперимента измерялись тяга и крутящий момент воздушного винта, а также параметры напряженно-деформированного состояния лопастей винта. Для этого использовались бесконтактные оптические методы стереовидеограмметрии и тензометрии, а также впервые — телеметрическая система СКИ-64, разработанная специалистами отделения измерительной техники и метрологии ФАУ «ЦАГИ». СКИ-64 обеспечивала одновременную регистрацию данных с тензометрированных лопастей и передачу их по встроенному радиоканалу на рабочее место оператора. Данные, полученные в ходе исследований, использовались для валидации численных методов.
Результаты НИР лягут в основу научно-технического задела по аэродинамическому проектированию перспективных воздушных винтов с учетом требований по аэроакустике, прочности и согласованию параметров самолета и силовой установки.
Далее специалисты планируют провести верификацию и валидацию численных моделей определения характеристик воздушного винта на основе более обширных стендовых и натурных экспериментальных данных, полученных на региональном самолете.
МОСКВА, Пресс-служба ЦАГИ
