автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.02, диссертация на тему:Влияние геометрических параметров экраноплана типа A на его весовые и экономические характеристики

На правах рукописи

АМПЛИТОВ ПАВЕЛ АНДРЕЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭКРАНОПЛАНА ТИПА А НА ЕГО ВЕСОВЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Специальность 05.07.02 — Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

шт —

Работа выполнена на кафедре «Технология самолётостроения» Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета (ФГБОУ ВПО КнАГТУ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Феоктистов Сергей Иванович

Официальные оппоненты:

Суржик Виталий Витальевич, д. т. н., профессор кафедры «Оборудования и автоматизации машиностроения» Национального исследовательского иркутского государственного технического университета

Бобин Константин Николаевич, к. т. н., доцент кафедры «Самолето- и вертолетостроения» Новосибирского государственного технического университета

Ведущая организация: Нижегородский государственный технический

университет имени Р. Е. Алексеева

Защита диссертации состоится с-ёРьЪрР 2013 г. в на засе-

дании диссертационного совета Д 212.092.06 при Комсомольском-на-Амуре техническом университете по адресу: 681013 г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Автореферат разослан « ^ » 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.092.06 Д.Г.Колыхалов

E-mail: ampula@rambler.ru

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Для решения проблемы по доставке пассажиров и грузов в труднодоступные районы Сибири, на Дальнем Востоке, включая побережье Северного ледовитого океана, где использование традиционных видов транспорта: железнодорожного, автомобильного, авиационного и речного, затруднительно или экономически невыгодно, необходима модернизация транспортной системы. Составной частью такой транспортной системы могут стать экранопланы разного тоннажа и типа.

Экранопланы типа А по классификации Международной морской организации (ИМО) могут эксплуатироваться только вблизи подстилающей поверхности. Они отличаются высокими, по сравнению с наземным и водным транспортом, скоростями. При движении по руслам рек способны значительно сокращать трассу за счет движения вне фарватера, преодолевать песчаные косы, отмели, порожистые участки рек.

В комплексе эти качества позволяют: исключить лишние транспортные звенья, повысить регулярность движения и производительность скоростного транспорта на реке, снизить затраты на обеспечение инфраструктуры.

Целью работы является определение областей рациональных значений основных геометрических параметров экранопланов типа А.

Задачи исследования:

- оценить технические возможности экранопланов, как новой составляющей транспортной системы;

— адаптировать существующие частные модели (аэродинамические, весовые, экономические), применяемые при проектировании самолётов на этапах технического задания, технического предложения и эскизного проектирования, к возможностям использования при проектировании экранопланов;

— адаптировать алгоритм выбора основных проектных параметров, синтезированный для самолётов, к применению при выборе основных проектных параметров экранопланов.

Объектами исследования в работе являются характеристики экра-ноплана типа А (весовые, аэродинамические, экономические) и их увязка с геометрическими параметрами.

Предмет исследования - весовые и технико-экономические показатели проектируемого экраноплана, определяющие эффективность экрано-плана, как транспортного средства.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили научные труды таких отечественных исследователей аэродинамики вблизи экрана как: Р.Е.Алексеев, Н.И.Зайцев, Н.И.Белавин, Р.Д.Иродов,

A.И.Маскалик, А.В.Булыгин, А.Н.Моисеев, В.И.Жуков, А.Н.Панченков,

B.В.Суржик, Р.А.Мусатов, В.А.Баринов, И.В.Остославский, А.С.Кравца, а также иностранных исследователей: P.R.Ashill, H.V.Borst, W.B.Wolf, E.Torenbeek, и других.

В области общего проектирования - С.М.Егера, А.А.Бадягина, Б.А.Колызаева, В.В.Фролова. В области оценки технико-экономических показателей проектируемого летательного аппарата - П.Г.Кузнецова,

B.М.Шейнина, В.И.Богатова, А.С.Богданова, А.В.Абрамовского,

C.А.Саркисяна, Г.С.Панатова, Л.Г.Фортинова, В.Д.Бурдакова. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием общепринятых теоретических положений, рекомендаций, логикой рассуждений и выводов, а также сопоставлением полученных результатов с экспериментальными и теоретическими данными других исследователей.

Научная новизна

1) Проведено численное и экспериментальное исследование аэродинамической схемы «обратная утка с вынесенным из зоны действия экрана дополнительным крылом». Определена зона рационального сочетания

относительных параметров основного и дополнительного крыла по критерию статической устойчивости и возможности реализации максимального аэродинамического качества.

2) Выявлена закономерность, позволяющая определять аэродинамические характеристики вблизи экрана крыльев, некоторых специальных форм на виде спереди, по методикам для прямого крыла с шайбами.

3) Предложено выражение для параметра, связывающего массовые и геометрические параметры экраноплана с характеристиками манёвренности, в частности величиной отклонения от траектории при выполнении плоского или смешанного разворота.

Практическая значимость работы заключается в том, что были разработаны математические модели, найдены области рационального сочетания некоторых основных параметров экранопланов, а также рассмотрены некоторые особенности выбора параметров и определения характеристик экранопланов. Предложенные модели и рекомендации, могут быть использованы при разработке и реализации проектов экранопланов типа А на стадиях анализа технического задания, технического предложения и эскизного проектирования.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технической конференции аспирантов и студентов КнАГТУ 20092011 гг., заседании кафедры «Технологии самолётостроения» КнАГТУ 2013 г., на научных конференциях: «Будущее машиностроения России» МГТУ им. Баумана, Долгопрудный, 2008 г., «Решетнёвские чтения», Сиб-ГАУ, Красноярск, 2010 г., «Исследования и перспективные разработки в машиностроении», КнААПО, Комсомольск-на-Амуре, 2010 г., «Туполев-ские чтения», КГТУ, Казань, 2011-2012 г, «XXIV Научно-техническая конференция по аэродинамике», ЦАГИ, 2013 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликованы 13 печатных работ, в том числе 5 статей. Из них 3 статьи в печатных изданиях, рекомендуемых ВАК. Также 3 работы опубликованы в сборниках материалов всероссийских и международных конференций, 1 работа опубликована в сборнике «Итоги диссертационных исследований» РАН.

Структура и объем.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Материал изложен на 213 страницах, включает 36 таблицы, 83 рисунка. Список использованных источников содержит 90 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены основные положения диссертации, обоснована актуальность темы, поставлена цель работы.

В первой главе приведён краткий исторический очерк развития эк-ранопланов, а также история и современное состояние исследований в области околоэкранной аэродинамики, проектирования экранопланов. Исследованы данные по значительному количеству экранопланов, построенных в разные годы. Проведён анализ возможности применения экранопланов, как эффективного транспортного средства. Определены задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены различные критерии эффективности, которые могут применяться на разных этапах проектирования. В частности, различные критерии транспортной эффективности.

Рассмотрим задачу о перевозке груза массой отцн (целевая нагрузка) из пункта А в пункт Б. Общая протяженность маршрута Транспортное средство имеет качество К. Таким образом, полезная работа по перевозке груза составит А ~ /яцн Ь/К.

Учитывая время нахождения груза в транспортной системе запишем выражение для минимальной условной полезной мощности, развиваемой системой N ~ тцн Ь/ ((К) = тцн V/ К.

Участвующие в перевозке транспортные средства различаются значениями предельной транспортной эффективности (для веса груза отц„)

^тр. эф. ~ ^-тпах ^кр ■

Данные критерии транспортной эффективности рассматривают разные стороны транспортной работы и их оба необходимо максимизировать, поэтому запишем эффективность как произведение критериев

Э = N ¿тр Эф К=тцнЬ V2.

Полученное выражение не использует значительное количество параметров, таких как масса пустого снаряженного транспортного средства, масса топлива и других. Однако эти параметры показывают достигнутый технический уровень и их необходимо учитывать в качестве ограничений для существующих транспортных средств, либо как неизвестные — для перспективных. Вводя подобные ограничения можно получить частные выражения эффективности.

Выбирая в качестве затрат массовый расход топлива на рейс тТ рейс, получим выражение для критерия

П7

т рейс

Используя это выражение можно сравнить различные транспортные средства между собой, в том числе экранопланы (по данным статистики). Данные для сравнения в графической форме приведены на рис. 1. Из диаграммы видно, что экранопланы занимают промежуточное положение между судами и самолётами.

г § £ 1

1.00E+11 П

• KM"'

7^71

с *

s g

I о

Рис. 1. Транспортная эффективность г| различных транспортных средств

Для определения предельных значений некоторых характеристик эк-раноплана, как транспортного средства, проведено статистическое моделирование условного экраноплана взлётной массой т0 методом Монте-Карло. Для получения значений случайных величин используется датчики псевдослучайных чисел с равномерным распределением на промежутке [О, 1]. Для перехода от диапазона распределения датчика к диапазону распределения случайной величины воспользуемся формулой

P = gr (Ртт ~ Ртт) + Ртт, где р — случайная величина, равномерно распределенная на отрезке

l/>min,/>max]; Si ~ текущее значение датчика псевдослучайных чисел.

Расчёт целевых функций производился для следующих значений взлетной массы т0 = 103, 5-103, 104, 5-104, 10s, 5-105 кг. Для каждого значения взлётной массы вычислялось N раз значение исследуемой функции F,

где 1000. Затем производилась статистическая обработка данных, направленная на определение значений математического ожидания М и среднеквадратичного отклонения о. При большом числе статистических испытаний можно говорить о соответствии математического ожидания среднему арифметическому значению всех испытаний, а среднеквадратичного отклонения - средней квадратичной погрешности:

N

N-1

N '"-К1

Результаты расчетов приведены на рисунках 2 и 3 в виде графиков, показывающие диапазоны изменения исследуемых величин по взлетной массе. Диапазон изменения величины соответствует отрезку [М-а, М+о]. Предельные (максимальные) значения соответствуют М+За.

1оёТ1

ш ш ¡¡¡¡¡¡¡¡ш ш

II ш

103 10-Ю3 100-103 >Щ,кг 500-103

Рис. 2. Средние значения логарифма величины

транспортной эффективности экранопланов т|

9000 I,

км 7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

о

о <

о о

О Построенные экранопланы

10*

10-103

100-103

500-103

Рис. 3. Область изменения расчётной дальности полёта экранопланов от величины взлётной массы, Ь =/(т0)

Здесь же рассмотрены различные частные модели, позволяющие определить аэродинамические характеристики крыла с шайбами вблизи экрана, массу такого крыла, вклад фюзеляжа в сопротивление экраноплана для различных значений взлётной массы, параметры траектории разворота при неполной компенсации центробежной силы, массу трансмиссий различного типа. А также приведена модель оценки экономических характеристик экраноплана: отпускная цена одного аппарата, стоимость разработки, прямые эксплуатационные расходы. Рассмотрим некоторые моменты подробнее.

Известно выражение Борста для определения прироста подъёмной силы для профиля от влияния близости экрана:

АС, = {

1-

к

\2

т.

сбс,

где /гз к - высота хвостика профиля над поверхностью экрана; Ь( х) - высота над поверхностью экрана точки с относительной координатой х, измеряемой в долях хорды, считая от носка.

Для крыла конечного размаха влияние близости экрана несколько меньше, чем для профиля. Это связано, в том числе, с движением потока воздуха вдоль крыла. Поэтому в качестве критерия степени снижения влияния близости поверхности экрана на крыло конечного размаха относительно профиля целесообразно использовать значение производной по углу атаки

с„ 2я А.

у ((Я. + 1)/Х)Х + 2'

Но так как близость экрана, а также применение концевых шайб и специальных форм крыла на виде спереди, вызывают меньшее индуктивное сопротивление, чем у крыла такого же удлинения, находящегося в неограниченном потоке, то следует в формуле производной по углу атаки вместо значения геометрического удлинения использовать эффективное удлинение.

ра __2п А.зкв_ f(X ) = 2 5 — ^

Ha основании работ Эшилла, Суржика, Баринова. и др. предлагается следующий алгоритм определения эквивалентного удлинения:

1. Определяется высота крыла над экраном И.

2. Определяются параметры эквивалентной шайбы: высота шайбы Нш и коэффициент кш для разных форм полукрыла на виде спереди (см. таблицу 1). Коэффициент кш получен по результатам сравнения экспериментальных данный разных исследователей

3. Определяются относительные значения высот крыла над экраном h =h/ba и шайбы Нш= Нш/Ьа, где b.d - средняя аэродинамическая хорда.

4. Определяется приведенная высота полёта в долях размаха крыла

й* = 1(А-1шп{яш;А}).

А.

5. Определяется коэффициент снижения индуктивного сопротивления крыла с шайбами (модифицированная формула Баринова)

1,5875-0,5875

К(И*) =

(И*)3

4/7!

л/1 + 16 (А*)2

2,1875-10"3 + (/?*)3

-\,52кшНш

X

11,2

6. Определяется эквивалентное удлинение крыла

ХЖВ=Х/К(Ь*)

Таблица 1. Значение коэффициента кш

Форма полукрыла на виде спереди к-ш Примечание

1,0 Данные Эшилла

" ---- 0,75 Данные Ли Ю Хе и др.

г 0,607 Данные Суржика

I* 0 Данные Баринова и др.

После определения эквивалентного удлинения и соответствующего значения производной коэффициента подъёмной силы по углу атаки, определяется коэффициент ослабления действия экранного эффекта при переходе от профиля к крылу. Для этого автором предлагается формула:

кх = -3,05 • 10~2 (с™ )2 +0,414 С" -0,397 Таким образом, прирост коэффициента подъёмной силы для крыла с учётом влияния удлинения и формы крыла на виде спереди составит

ЬСукр=кхАСу.

Положение фокусов при переходе от профиля к крылу конечного размаха не меняется (крыло прямое без сужения). Поэтому коэффициент продольного момента крыла вблизи экрана будет равен

^шкр С/пО ХУа.Сукр х1Ъ^Сукр,

гдеС1кр = С": (а -а0), а - угол атаки крыла, а0 - угол атаки при нулевой подъёмной силе.

Выражение момента записано относительно носовой части профиля САХ, перепишем его относительно центра тяжести крыла, выраженного в долях САХ, хцт

т2 = Ст0 + (*цт - хРа )Сукр + (*цт - хп )ДСукр Расхождение значений коэффициентов подъёмной силы, полученных по предложенным формулам, с практическими значениями (результаты продувок, опубликованные Мусатовым и др.) составляет менее 10%, для коэффициента момента - менее 15%. Поэтому этими выражениями целесообразно пользоваться на ранних этапах проектирования до получения экспериментальных данных по используемому крылу.

На крыло экраноплана действуют иные нагрузки, чем на крыло самолёта, что сказывается на значениях массы. Для крыла по действующим значениям воздушной нагрузки эпюры перерезывающей силы, изгибающего и крутящего моментов определяются по балочной теории.

Заменим крыло эквивалентной системой, состоящей из трёх силовых элементов, каждый из которых предназначен для восприятия только одного вида нагрузки:

- продольной стенки с площадью сечения (перерезывающая сила 0;

- двух продольных элементов площадью /\ находящихся на одной оси, но разнесенных по вертикали на расстояние с, соответствующему максимальной толщина профиля (изгибающий момент М„3,.);

- замкнутого контура размером 0,56 х с с толщиной обшивки 5 (крутящий момент Мг).

Все элементы выполнены из одного материала. Материал предполагается упругим, изотропным, однородным.

Силовые факторы будут определяться распределением аэродинамической нагрузки вдоль размаха крыла. Аэродинамическую нагрузку вблизи земли будем рассматривать как сумму нагрузки, соответствующей полёту в неограниченном пространстве, и нагрузки от воздушной подушки (влияние земли или поддув). Будем считать, что суммарная относительная циркуляция вдоль размаха постоянна и равна 1 (/' = 1). При этом доля нагрузки (определяется коэффициентом соответствующей полёту в неограниченном пространстве, прикладывается к 25% хорды (Хцдда =0,25), а доля нагрузки от воздушной подушки (коэффициент квп) прикладывается к 50% хорды (хцдВП =0,5). При определении значений коэффициентов и

квп должно выполняться условие к.„ + к„„ = 1.

Для упрощения будем считать, что центр тяжести сечений крыла совпадает с центром жесткости сечения хцж = 0,38...0,42 (по статистике), разгрузка крыла топливом и агрегатами (двигателями) не учитывается.

Теоретическая масса определяет минимальное количество материала, которое необходимо для выполнения конструкцией своей основной функции — передачи сил при выполнении требований прочности, жесткости, ресурса. Полная масса конструкции больше теоретической массы за счет несиловых, поддерживающих, соединительных и крепежных деталей, технологических особенностей и ограничений, а также ошибок в конструировании, приводящих к неоправданным избыткам прочности.

Между значениями полной и теоретической масс конструкции в виде отношения установлено соотношение (р = т / /?;теор, где ф - коэффициент дополнительной массы.

Таким образом, относительная масса крыла равна

™кр = Ф' *мат • *геом " К ' П? ' ^^'

где ф < 2,4 - коэффициент дополнительной массы; нр - расчётная перегрузка; 5 - площадь крыла, м2; X - удлинение крыла; /с„ат - коэффициент, учитывающий характеристики основного материала конструкции, для

алюминиевых сплавов т= 1,47 у / аь, для авиационной древесины ^мат = 1,63 у / аь, здесь у - плотность материала, кг/м3, оь - предел прочности материала при растяжении), МПа; кгеом - коэффициент, учитывающий влияние основных геометрических параметров крыла *геом = (о,7536 Хс"0'9321 +2,8459 А:°'4)-1(Г6, кц = 4,2367 .

кл — коэффициент, учитывающий величины и точки приложения аэродинамической подъёмной силы и силы, создаваемой воздушной подушкой, а также положение центра жесткости крыла в долях хорды (коэффициент распределения давления по хорде) ка - 0,7962 ЛГ0'114 к2 + , кх = 5,88(*цж= 12,5вп -^)Лвп.

Приближенное значение величины отклонения траектории от окружности 5/? определяется по формуле 5/?»*)/с УКп I - Кп, где »|/с - угол поворота траектории полёта (угол пути), рад.; V- скорость вхождения в поворот, м/с; Кп

- коэффициент дрейфа (мера сопротивления боковому движению); g = 9,8 м/с2 -ускорение свободного падения; пг—боковая перегрузка.

где т - масса экраноплана, кг; ^ - площадь боковой проекции экранопла-на, находящийся в /-ой среде, м2; р, - плотность /-ой среды, кг/м3.

Коэффициент дрейфа можно использовать для определения потребной площади боковой проекции и, в частности, вертикального оперения.

Произведено весовое сравнение силовых передач разных типов. Любую трассу передачи мощности можно представить в виде набора следующих элементов:

— Источник — источник энергии трассы.

— Участок трассы — часть трассы между двумя узлами поворота.

— Узел поворота трассы — устройство для смены направления трассы.

- Регулятор - устройство, осуществляющее управление работой привода.

- Привод — оконечный элемент трассы.

Допустим, требуется осуществить привод движителя мощностью N. Путь от энергетической установки до привода состоит из к участков длиной Ц (м), ] е [1;А]. Проектировочный весовой расчет удобно вести, используя удельные показатели массы относительно мощности привода. Формула для массы одной трассы имеет вид:

ттр = кт (у0 + Ях-Ь + (к- 1) • у2 + у 3 + у4) N где шгр - масса трассы, кг; кт - коэффициент роста массы; у 0 - удельная масса источника, кг/кВт; ^ — удельная масса погонного метра трассы, кг/(м-кВт); у 2 - удельная масса узла поворота, кг/кВт; у 3 - удельная масса регулятора, кг/кВт; у 4 - удельная масса привода, кг/кВт; к — количество участков трассы; Ь — суммарная протяженность трассы, м; N — мощность, передаваемая по трассе, кВт. Статистические данные по элементам приведены в таблице 2.

Таблица 2. Удельные массы элементов трасс передач разных типов

Элемент трассы Механическая Электрическая Гидравлическая

Источник Уо 0,050...0,200 0,30... 1,00 0,400...0,800

Участок трассы Я 1 0,011...0,014 0,03...0,04 0,004...0,008*

Узел поворота 72 0,150...0,500 0 0

Регулятор Уз 0,060...0,180 0,10...0,5.0 0,030...0,050

Привод У4 0,050...0,250 0,30... 1,00 0,200...0,600

Коэффициент роста массы кт 1,8...2,4 1,2...1,8 1,2...1,5

* При использовании стальных труб. При использовании рукавов высокого давления д 1 = 0,016...0,06

Основными статистическими параметрами, определяющими стоимость системы «самолёт-двигатель» С являются взлётная масса т0 (т), масса пустого т„уст (т), крейсерская скорость Укр (км/ч) и мощность двигателя М0 (кВт). Все эти параметры связаны через коэффициент цены кс

к =—Сцпо-

° "'пуст • УКР ■ N0

Входящие в формулу величины выбраны по принципу доступности для анализа по материалам открытой печати.

Используя эмпирический закон коэффициента цены, полученный на основе обработки статистики по самолётам различных классов и экрано-планов, получим цену, исследуемого ЛА

С = 1,33[£сер - 0,02-т(1] ■ /"пуст ' • юЛ где Асср - коэффициент серийности (для единичного производства равен А;сер = 20, при программе производства более 100 изделий ксщ> < 7).

Стоимость разработки оценивается, используя выражение

^разраб _ 20 * ^разрабэ

где С, — стоимость аппарата при единичном производстве;

ксср ~

^разраб= (20...60) - коэффициент превышения затрат. Большие значения коэффициента соответствуют большей степени новизны. Следует заметить, что затраты на создание нового двигателя и комплекса бортового оборудования сопоставимы с затратами на создание планера.

В третьей главе рассмотрен ряд аэродинамических схем, которые применяются на экранопланах (по классификации Суржика В.В,): «самолётная схема», «утка», «обратная утка» (см. таблицу 3). Для схем уточнены зоны рациональных сочетаний относительных параметров основного и дополнительного крыла с учётом критерия устойчивости (получены Суржиком В.В.) и возможности реализации максимального аэродинамического качества. Основное крыло создаёт большую часть подъёмной силы, дополнительное - меньшую (стабилизатор в «самолётной схеме» - дополнительное крыло).

В качестве конструктивных параметров рассматривались: — отношение площадей дополнительного (носовое для схемы «утка», кормового для схемы «обратная утка» и стабилизатор для «самолётной схемы») и основного крыльев, и ¿2 — отношение расстояний от центра тяжести экра-ноплана до центра давления дополнительного крыла к расстоянию от центра тяжести до центра давления основного крыла экраноплана.

Критерий устойчивости Суржика —|-1---2^>0 значительно от-

Су

+ Ск С"

а Н

т т

личается от критерия, предложенного Иродовым --=- > 0, ввиду

'Г Су

дополнительного учёта изменений отстояний крыльев при повороте экра-ноплана вокруг центра тяжести.

Таблица 3. Типовые аэродинамические схемы экранопланов

Схема «Утка»

Н.П. *

тят

*Н.П. - направление полёта

шш.

Прим.

См. рис. 4 а)

«Обратная утка»

Н.П.

'///////Л

ш/ш

См. рис. 4 б)

«Самолётная схема»

Г, А и .

Н.П.

шт.

Ц.Т.

УЩЩ

См. рис. 4 в)

«Обратная утка с вынесенным дополнительным крылом»

В

и

Н.П.

ш

шш

См. рис. 4 г)

Области значений параметров были найдены на основании анализа большой серии (IV > 1000) численных экспериментов с варьированием следующих параметров: взлётная масса т0, удлинения основной и дополнительной несущей поверхности \\ и Х2, относительная площадь дополнительной несущей поверхности 5г, удельная нагрузка на суммарную площадь основного и дополнительного крыльев р0, крейсерская скорость по-

лёта Укр, относительные высоты шайб основного и дополнительного крыла НШ1 и НШ2, относительная высота задней кромки основного крыла над поверхностью экрана И\, углы атаки крыльев а, и а2. Численные эксперименты проводятся на основе аэродинамических, весовых и других моделей, описанных в главе 2.

При моделировании условием проверки является равенство суммарной подъёмной силы, создаваемой несущей системой, весу аппарата.

Рис. 4. Область рациональных значений относительной площади дополнительного крыла 5г и относительного выноса ¿2 для схем: а) «утка»; б) «обратная утка»; в) «самолётная схема» г) «обратная утка с вынесенным дополнительным крылом»

Также рассмотрена модификация схемы «обратная утка» - «обратная утка с вынесенным дополнительным крылом» (см. табл. 3). Для схемы «обратная утка с вынесенным дополнительным крылом» было получено выражение для определения знака критерия Суржика на основе выражения для схемы «обратная утка»

¿?42 + ^43 _ аЛ5 > д

а22 +а2з =_[Ся +Су28г]-СуХ(Хт\-1), а25=~и а45= (Хп -Хри),

а42 + а43 = [С?,(Хт\ -*>„)-С^2(Хтг + ~Хга) Ьа2 /Ьа1 ] + Су,(1п - 1)№ч - Х™)

Затем, так же как и для остальных рассмотренных схем, было проведено моделирование большого количества несущих систем гипо тетических экранопланов с учётом выполнения условия устойчивости Суржика и возможности реализации максимального аэродинамического качества. Результаты определения зоны рациональных параметров приведены в виде графиков на рис. 4 г).

Граница зоны устойчивости в координатах (¿2;5г) схемы «обратная утка с вынесенным дополнительным крылом» была подтверждена экспериментально с использованием радиоуправляемой модели. Общий вид модели представлен на рис. 5.

Дополнительное крыло

Был проведён ряда запусков модели с установкой разных дополнительных крыльев с разными центровками. Все полёты выполнялись над ровной горизонтальной поверхностью. Каждый полёт фиксировался двумя видеокамерами. Модель запускалась с полной тягой винта. Скорость полёта определялась по прохождению мерного отрезка. Высота полёта - по

углу наклона поворотного щупа, один конец которого шарнирно закреплён на задней кромке основного крыла, а второй конец под действием собственного веса постоянно касается опорной поверхности. Угол тангажа определятся по углу наклона полозкового шасси. Устойчивость полёта после воздействия возмущающего фактора (отключение двигателя) определялась визуально.

Эксперимент показал, что для значений выноса £ 2, лежащих внутри зоны устойчивости возможен самостабилизированный полёт экраноплана. Для значений выноса, лежащих вне зоны устойчивости, возмущающее воздействие (отключение двигателя) вызывает неконтролируемо увеличение угла тангажа модели, вплоть до переворота модели.

В четвертой главе синтезирован алгоритм выбора основных проектных параметров экраноплана.

Предложен расчётный метод приведения аэродинамических характеристик несущей системы к характеристикам базового крыла. Нумерация крыльев идет от носа к хвосту. Пусть для каждого крыла системы известны

Су(а, к) = Су(а) + Су(й), Ст0, х Р а , х Р ь , тогда

п 1 " 1 Суб — ^ [Су-5кр-Ат]1 с, , Стоб — ^ [СщО'^кр'^а , ч

¡=1 '°крб |=] 1 (^кр tJaJ5

II П

^[су(а)-5кр-Ат{ Хр,ра Ьа+ь)~] У\сутМ X Ркрн К+£]\

_ 1=1 1 _ ¡=1

х Ра = +1, х р¡; = +1

(К\±[Су(аУ5кр-К-\ (6а) ±[СуШкр%]

б м I

После приведения аэродинамических характеристик несущей системы к базовому крылу, проверяется компоновка. Правильной, будем считать такую аэродинамическую компоновку, для которой на всех режимах выполняется условие Жукова (хр^<хт<хра), при переходе между режимами не значительны изменения (точность выбирается на основании опыта конструктора) в конфигурации органов управления и потребного положения центра тяжести.

Проверку выбранной аэродинамической компоновки предлагается проводить в следующей последовательности:

1. На основании анализа задач, решаемых проектируемым экранопла-ном, формируется идеальная карта режимов движения.

2. Выделяются характерные для каждого режима сочетания значений высоты, скорости движения и угла тангажа.

3. Определяются типовые значения отклонения органов управления, определяются коэффициенты влияния отклонения на аэродинамические и моментные характеристики той несущей поверхности, на которой они установлены.

4. Для каждого сочетания режима движения со значениями отклонения органов управления определяются аэродинамические характеристики и положения фокусов экраноплана.

6. Выполняется проверка по действующей подъёмной силе (для установившихся режимов полёта она должна равняться весу экраноплана).

5. Определяется величина коэффициента продольного момента:

Ст = Ст0 б — х Р „ Су 6(а) - х р ьСу б(А) — (сх(су, А) — 0 Су б ),

иа б

где ут — ордината центра тяжести, м.

6. Определяется потребное положение центра тяжести экраноплана (нейтральная центровка) по формуле:

_ ^кр б Р У Хти~т собЭ 2 где т - масса экраноплана, кг; V-скорость, м/с.

7. После обработки всех сочетаний, отбрасываются те, которые не удовлетворяют условию Жукова.

8. Оставшиеся сочетания проверяются на близость конфигурации органов управления и потребного положения центра тяжести при переходе между режимами.

Аналогично проводится анализ устойчивости движения, отличие заключается в том, что у аппарата известен закон изменения положения центра тяжести по времени полёта, и несовпадение теоретического положения с фактическим является также возмущающим фактором.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие результаты:

1. Оценены технические возможности экранопланов типа А, как нового вида транспорта, в том числе:

- определена область существования экранопланов относительно других транспортных средств на основе критериев транспортной эффективности.

- определены некоторые предельные характеристики экранопланов, создаваемых на современном техническом уровне.

2. Разработаны частные модели, предназначенные для использования на этапах анализа технического задания, технического предложения и эскизного проектирования экранопланов:

- аэродинамическая модель прямоугольного на виде в плане крыла с шайбами вблизи экрана;

- весовая модель прямого крыла без механизации вблизи экрана;

- весовая модель силовых передач различного типа;

- экономическая модель экраноплана, позволяющая спрогнозировать затраты на разработку, создание и эксплуатацию.

3. Адаптирован алгоритм выбора основных проектных параметров, синтезированный для самолётов, для применения при выборе основных проектных параметров экранопланов типа А.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Амплитов, П.А. О выборе основных параметров легкого экраноплана типа А / П.А.Амплитов, В.В.Фролов // «Авиационная промышленность» №1 2010, С. 16-19

2. Амплитов, П.А. О маневре разворота экраноплана. // «Авиационная промышленность» №1 2011, С.З—7

3. Амплитов, П.А. Использование квалиметрических критериев для оценки лёгких экранопланов типа А на ранних этапах проектирования // «Авиационная промышленность» №3 2011, С.З—7

Другие публикации:

4. Амплитов, П.А. К определению массы прямого крыла экраноплана (без механизации) // Итоги диссертационных исследований. Том 1. - Материалы III Всероссийского конкурса молодых учёных. - М.: РАН, 2011. С.38-50

5. Амплитов, П.А. Оценка возможности создания перспективной транспортной системы дальнего востока на базе лёгких экранопланов типа А // Материалы докладов всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», 2008 г. С. 248

6. Амплитов, П.А. К вопросу выбора основных параметров легкого экрано-плана типа А / П.А.Амплитов, В.В.Фролов // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: материалы 39-й научно-технической конференции аспирантов и студентов (г. Комсомольск-на-Амуре, 2009 г.). В 3 ч. Ч. 2 / редкол.: A.M. Шпилёв (отв. ред.) и др. - Комсомольск-на-Амуре: ГОУ ВПО «КнАГТУ»,

2009. С.366

7. Амплитов, П.А. О маневре по курсу легкого экраноплана типа А / П.А.Амплитов, В.В.Фролов // Ученые записки КнАГТУ №1-1 (1), 2010, С. 16-18

8. Амплитов, П.А. Весовое сравнение тяговых передач различного типа / П.А.Амплитов, В.В.Фролов // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: материалы 40-й научно-технической конференции аспирантов и студентов (г. Комсомольск-на-Амуре, 2010 г.). В 4 ч. Ч. 1 / редкол.: A.M. Шпилёв (отв. ред.) и др. - Комсомольск-на-Амуре: ГОУ ВПО «КнАГТУ», 2010. С.65-67

9. Амплитов, П.А. Модель приближенного расчета аэродинамических и моментных характеристик экраноплана / П.А.Амплитов, В.В.Фролов // Решет-невские чтения : материалы XIV Междунар. Науч. Конф., посвящ. Памяти генерал. конструктора ракет.-космич. систем академика Ф.Решетнева (10-12 нояб.

2010, г. Красноярск): в 2 ч. / под о. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун- . - Красноярск, 2010. - Ч. 1, С. 5-6

10. Амплитов, П.А. О расчёте масс легкого экраноплана типа А на ранних этапах проектирования. // Исследования и перспективные разработки в машиностроении: материалы первой научно-практической конференции молодых учёных и специалистов (Комсомольск-на-Амуре, 17 сентября 2010 г.)/ под общ. Ред. Р.А.Физулакова. Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2010, С. 3-8

11. Амплитов, П.А. К определению области существования экранопланов типа А с использованием метода Монте-Карло / П.А.Амплитов, В.В.Фролов // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: материалы 41-й научно-технической конференции аспирантов и студентов (г. Комсомольск-на-Амуре, 2011 г.). В 4 ч. Ч. 1 / редкол.: A.M. Шпилёв (отв. ред.) и др. - Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2011. С.7-11

12. Амплитов, П.А. О способе прогнозирования стоимостных параметров экраноплана / П.А.Амплитов, В.В.Фролов // XIX Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция, 24 - 26 мая 2011 года: Материалы конференции. Том III. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та. 2011. С.473-475

13.Амплитов, П.А. Об определении несущих и моментных характеристик системы крыльев вблизи поверхности экрана // XXIV Научно-техническая конференция по аэродинамике, 28 февраля - 1 марта 2013 года п. Володарского: Материалы конференции. Жуковский: Издательский отдел ЦАГИ. 2013. С.29-30

Подписано в печать 17.11.2013.

Формат 60 х 84 1/16. Бумага писчая. Ризограф FR3950EP-a .

Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,35. Тираж 100. Заказ 25871.

Отпечатано в полиграфической лаборатории ФГБОУ ВПО КнАГТУ 681013, Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, 27.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КОМСОМОЛЬСКИЙ-НА-АМУРЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

АМПЛИТОВ ПАВЕЛ АНДРЕЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭКРАНОПЛАНА ТИПА А НА ЕГО ВЕСОВЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Специальность 05.07.02 -Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

04201454585

На правах рукописи

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Феоктистов Сергей Иванович

Комсомольск-на-Амуре - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение...................................................................................................................4

Глава 1 История развития экранопланов

и современное состояние в области их создания...............................................13

1.1 История развития экранопланов............................................................13

1.2. Анализ реализованных проектов экранопланов

по удельным показателям и применяемым критериям эффективности.. 30

1.3. О возможности создания на базе

легкого экраноплана типа А эффективного транспортного средства.....43

1.4. Выводы по главе 1..................................................................................47

Глава 2 Оценка влияния параметров экраноплана типа А на его эффективность.......................................................................................................48

2.1 Обзор существующих методов оценки

эффективности транспортных средств........................................................48

2.2 Критерии на основе транспортной эффективности.............................59

2.3 Статистическое моделирование экраноплана типа А.........................61

2.4 Анализ влияния геометрических параметров экранопланов

на их весовые и аэро- гидродинамические характеристики.....................72

2.5 Выводы по главе 2.................................................................................115

Глава 3 Теоретические и экспериментальные исследования по выбору параметров аэродинамической компоновки

экранопланов типа А...........................................................................................117

3.1 Алгоритм управления проектированием экранопланов....................117

3.2 Оптимизация схем по аэродинамическому качеству........................121

(

3.3 Исследование схемы «обратная утка с вынесенным из зоны действия экрана дополнительным крылом» («модифицированная обратная утка»)......................................................135

3.4 Выводы по главе 3.................................................................................151

Глава 4 Рекомендации по выбору параметров экраноплана типа «А»..........152

4.1 Предварительный выбор основных параметров

легкого экраноплана типа А.......................................................................152

4.2 Методика приближенного расчета

аэродинамических и моментных характеристик экраноплана...............178

4.3 Об оценке продольной устойчивости экраноплана...........................194

4.4 Оценка экономических характеристик экраноплана.........................196

4.5 Рекомендации для проектирования.....................................................201

Заключение..........................................................................................................203

Список использованных источников................................................................204

ВВЕДЕНИЕ

Проблема создания транспортных средств, использующих в своем движении благоприятное влияние близости границы раздела сред, исследуется уже давно. Близость поверхности раздела сред (воздух - вода, воздух - твердая поверхность) воздействует на аэродинамические характеристики крыла. P.E. Алексеев в середине 20 века предложил называть такую поверхность раздела сред «экраном», само явление - «экранным эффектом».

Наиболее подробный исторический очерк, посвященный этой проблеме, изложен в книге [I]. Основополагающие работы в этом направлении были выполнены Б.Н.Юрьевым, Я.М.Серебрийским, Б.А.Ушаковым.

В работах 20-30-х годов 20 века, в основном, рассматривалось влияние экранного эффекта на взлет и посадку самолета. В частности было показано, что на малых высотах (меньших хорды крыла) подъемная сила крыла растет с приближением крыла к поверхности, сопротивление уменьшается, изменяется продольный момент. Для авиации данное явление было признано вредным, однако применение его в судостроении привело к созданию новой формы днища: «морские сани».

В конце 50-х годов 20 века к экранному эффекту проснулся всемирный интерес. Многие страны начали проводить научно-исследовательские работы по созданию экранопланов. Большая часть работ проводилась в США, СССР и Японии. Практическим результатом этого интереса стало большое количество экспериментальных исследований, включая создание самоходных моделей и прототипов.

Новый виток интереса к данному виду транспортного средства связан и с опытом войны, в частности, с десантными операциями на морское побережье. А также с появлением и нового типа двигателей (газотурбинный двигатель), и электронных вычислительных машин. Последнее дало толчок к развитию вычислительной аэро- и гидродинамики.

В это время было проведено большое количество исследований, сформировавших облик современного экраноплана. П.Р.Эшилл в своих работах исследовал положительное влияние концевых шайб. Х.В.Борет на основании эксперимента ввел в теоретические формулы Эшилла поправки, учитывающие увеличение подъемной силы за счет торможения потока под крылом.

А.Липпишем было спроектировано крыло оригинальной формы, получившего название шатрового. Это, крыло было применено на всех реализованных проектах экранопланов Липпиша. В большинстве проектов того времени использовались традиционные для авиации прямоугольные крылья малого удлинения.

При реализации проектов экранопланов остро стояла проблема обеспечения устойчивости, так как не было теоретических работ и приходилось опираться на аналогичный опыт в создании судов на подводных крыльях и авиации. Сложность проблемы показывает тот факт, что в работах под руководством П.Е.Кумара, было показано, что естественной устойчивости экранопланов (без использования систем автоматического управления) достичь нельзя. Однако исследования Р.Д.Иродова в СССР и Р.Штауфенбила в ФРГ доказали такую возможность. Результаты Штауфенбила и Иродова в целом сходны, но Иродов в своей работе «Критерии продольной устойчивости экраноплана» предложил ввести понятие «фокус по высоте», в дополнение к используемому в динамике полета самолёта понятию «фокус по углу атаки», в то время как Штауфенбил оперировал понятием «центр давления по высоте», что несколько затрудняло расчеты. Критерий устойчивости в форме, предложенной Иродовым, заключался в необходимости выбором аэродинамической компоновки обеспечить положение фокуса по высоте над экраном впереди фокуса по углу атаки. [1] Анализ показал, что для всех успешно летавших на то время аппаратов, данное условие выполняется.

С конца 60-х годов часть работ по созданию прототипов нового вида транспорта была переведена в вузы. В СССР этой проблемой занимались, как в авиационных вузах, так и в кораблестроительных.

С началом кризиса в 80-х годах были приостановлены большинство работ по экранопланной тематике в мире. Особенно это коснулось экспериментальных

исследований. Но уже в 90-х годах проявилось возрождение интереса к экрано-планам, к сожалению, этот интерес не был подкреплен финансированием, как со стороны государства, так и со стороны частного капитала.

Экранопланы начали свое развитие практически одновременно с самолетами. Однако к настоящему моменту авиация используется повсеместно, а экранопланы созданы лишь в единичных экземплярах. Это обусловлено не только техническими трудностями, связанными с обеспечением устойчивости. При своем возникновении, воздушный транспорт занял абсолютно свободную нишу. В то время как экранопланы выросли из скоростных судов, и им приходится в развитии конкурировать с ними, а также с автомобильным транспортом и вертолетами. Именно из-за отсутствия собственной ниши экранопланы в своем развитии отстали от самолетов, и за прошедшие почти 80 лет находятся на том же уровне, что и авиация в 30-40-х годах 20 века. Это такой период, когда решены многие теоретические вопросы и необходимо нарабатывать опыт проектирования и создания подобных аппаратов, ведь даже на современном техническом уровне проектирование летательных аппаратов (самолетов) основано на обобщении накопленного опыта. В связи с отсутствием необходимых статистических данных по рассматриваемым аппаратам на начальном этапе проектирования целесообразно пользоваться теорией, опытом и статистикой, полученным в авиации. Однако, имеющиеся особенности аэродинамики и условий эксплуатации экранопланов, приводят к значительным отличиям в методах выбора основных параметров экрапопла-на по сравнению с самолетом.

Центром исследований по экраноплапной тематике является Нижний Новгород, где базируется ОАО «Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях им. P.E. Алексеева» (далее «ЦКБ по СПК», ЦКБ), а также, основанная выходцами из ЦКБ, ЗАО «Технологии и транспорт». Большинство работ и результаты многих исследований являются закрытыми или труднодоступными для изучения. Но в 2005 свет увидела книга «Экранопланы - транспортные суда XXI века». Авторы книги представляют коллектив, создавший экранопланы Ам-фистар и Акваглайд-5, а также участвовавший в создании «Правил классифика-

ции и постройки малых экранопланов типа А» и разработке «Временного руководства по безопасности экранопланов» Международной морской организации (ИМО). В книге, кроме исторического обзора созданных под руководством Р.Е.Алексеева самоходных моделей, содержатся теоретические выкладки и результаты исследований, проведенных при создании десантного экранолёта «Орленок». Кроме результатов аэрогидродинамических исследований, даны рекомендации по определению расчетных перегрузок в различных случаях нагружения. Приведены общие принципы формирования аэрогидродинамической компоновки экранопланов. Ценными сведениями являются и данные о характеристиках, конструкции и устройстве экраноплана Акваглайд-5.

По совместной инициативе, исходившей из «ЦКБ по СПК» и Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева (КГТУ-КАИ), в 1992 году была сформирована межвузовская научно-техническая программа «Эк-раноплан», включающая свыше 15 вузов, научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро. Результаты исследований публиковались в «Вестнике КГТУ», «Известиях вузов» и других научных изданиях. Результатом работы, кроме создания летающей лаборатории, совершившей первый полет в 2007 году, стал проведенный на начальном этапе глубокий анализ научно-технических проблем создания транспортных экранопланов гражданского применения. Часть проведенных работ получила отражение, в частности, в диссертационной работе на соискание научной степени кандидата технических наук А.Н.Моисеева «Вопросы проектирования и оценки технических возможностей экраноплана как нового вида транспорта».

Другим источником научных разработок является Иркутский государственный технический университет. Работы, связанные с экранопланами, начались там с приездом А.Н.Панченкова в 1968 [2]. Одна из основных причин переезда из Института гидромеханики АН УССР (г. Киев) - возможность испытаний самоходных моделей экранопланов над ледовой поверхностью озера Байкал, Иркутского моря, Братского моря. Научная школа, созданная Панченковым, включает целую плеяду учёных, в их числе доктор технических наук Суржик В.В., который в 2010

году защитил диссертацию «Методы структурно-параметрического синтеза математических моделей экранопланов».

В настоящее время наибольший интерес к экранопланам, как к транспортным средствам, проявляет Китай. В этой стране уже создан целый ряд экранопланов различного назначения и тоннажа, как для внутреннего пользования, так и поставляемые в другие страны, в частности для нужд береговой охраны Ирана.

Если говорить о России, то социально-экономическое развитие регионов нашей страны, как и любой другой, напрямую связано с развитием и совершенствованием транспортной системы. Однако, это чрезвычайно сложная задача, ввиду огромных малозаселённых территорий. Современная транспортная система России объединяет в себе водный, воздушный, железнодорожный и автомобильный виды транспорта. Исторически сложилось, что наиболее развитая сеть дорог, как железных, так и автомобильных, находится в западной части России. За Уралом развитой транспортной инфраструктурой охвачены только южные районы, основой которой является Траиссиб. Северные районы связаны с «большой землей» воздушным сообщением и густой сетыо крупных рек. Эти реки, а также озера и побережье морей, представляют собой почти идеальную транспортную инфраструктуру, не требующую амортизационных и ремонтных затрат на свое содержание.

Целыо совершенствования транспортной системы является сокращение цикла перевозок, то есть увеличение оперативности доставки грузов. В этом отношении водоизмещающий транспорт проигрывает наземному и, тем более, воздушному по скорости.

Таким образом, для решения транспортной проблемы в этих регионах, а также в северных регионах России, где использование традиционных видов транспорта: железнодорожного, автомобильного, авиационного и речного, затруднительно, или экономически невыгодно, необходимо создание новой транспортной системы. Составной частью такой транспортной системы могут стать эк-ранопланы разного тоннажа и класса. Они отличаются высокими, по сравнению с наземным и водным транспортом, скоростями. При движении по руслам рек спо-

собны значительно сокращать трассу за счет движения вне фарватера, преодолевать песчаные косы, отмели, порожистые участки рек, доставляя пассажиров и грузы в крупные транспортные узлы, где происходит перераспределение грузопассажирского потока. В комплексе эти качества позволяют согласовывать графики, исключить лишние транспортные звенья, поднять регулярность движения и производительность скоростного транспорта на реке, снизить косвенные затраты па обеспечение инфраструктуры.

Таким образом, для эффективного решения транспортной проблемы необходим экраноплан, который возможно создать, только опираясь на научные достижения в области аэро- и гидродинамики, проектирования, материаловедения, двигателестроения и других.

Цели работы:

1) Оценить технические возможности экраногшанов в качестве новой составляющей транспортной системы.

2) Адаптировать существующие частные модели (аэродинамические, весовые, экономические), применяемые при проектировании самолётов на этапах пре-дэскизиого и эскизного проектирования, для возможности использования при проектировании экрапопланов.

3) Адаптировать алгоритм выбора основных проектных параметров, синтезированный для самолётов, применительно к выбору основных проектных параметров экрапопланов.

Научная новизна:

1) Проведено численное и экспериментальное исследование аэродинамической схемы «обратная утка с вынесенным из зоны действия экрана дополнительным крылом». Определена зона рационального сочетания относительных параметров основного и дополнительного крыла по критерию статической устойчивости и возможности реализации максимального аэродинамического качества.

2) Выявлена закономерность, позволяющая определять аэродинамические характеристики вблизи экрана крыльев, некоторых специальных форм на виде спереди, по методикам для прямого крыла с шайбами.

3) Предложено выражение для параметра, связывающего массовые и геометрические параметры экраноплана с характеристиками манёвренности, в частности величиной отклонения от траектории при выполнении плоского или смешанного разворота.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием общепринятых теоретических положений, рекомендаций, логикой рассуждений и выводов, а также сопоставлением полученных результатов с экспериментальными и теоретическими данными других исследователей.

Практическая ценность. В диссертации были разработаны математические модели, найдены области рационального сочетания некоторых параметров экра-нопланов, а также рассмотрены некоторые особенности выбора параметров и определения характеристик экранопланов. Предложенные модели и рекомендации, могут быть использованы при разработке и реализации проектов экранопланов типа А на стадиях анализа технического задания, технического предложения и эскизного проектирования.

Публикация н апробация работы. По теме диссертации опубликованы 12 печатных работ, в том числе 5 статей. Из них 3 статьи в печатных изданиях, рекомендуемых ВАК. Также 3 работы опубликованы в сборниках материалов всероссийских и международных конференций, 1 работа опубликована в сборнике «Итоги диссертационных исследований». Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технич