شبیه‌سازی عددی اثرات تداخل ملخ/بال در آیرودینامیک هواپیمای دو موتوره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 محقق / دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 گروه هوافضا، دانشکده انرژی های تجدید پذیر، دانشگاه صنعتی ارومیه

چکیده

چکیده
در این تحقیق اثرات تقابلی جریانات چرخشی پشت ملخ روی آیرودینامیک هواپیمای دو موتوره مورد بررسی قرار گرفته است. در هواپیماهایی که از ملخ‌های گام متغیر استفاده می‌کنند، تغییر در گام ملخ در شرایط پروازی مختلف، که شامل فازهای برخاست، اوجگیری، کروز و کاهش ارتفاع و نشستن است، باعث تغییر در الگوی توزیع فشار روی بال و دم هواپیما شده و نیروها و گشتاورهای مختلفی بوجود می‌آورد. لذا هماهنگ‌سازی و یکپارچه‌سازی نیروی جلوبرندگی موتور/ملخ با عملکرد هواپیما اهمیت زیادی در طراحی هواپیماهای ملخی دارد. ضرایب آیرودینامیکی و دینامیک پروازی هواپیما که از شرایط موتور-خاموش استخراج می‌شوند با حالت موتور-روشن و با چرخش ملخ، تفاوت داشته و این اختلاف، موجب تغییر در حالات تریم و کنترل‌پذیری هواپیما می‌شود. جهت بررسی میزان تغییرات ضرایب آیرودینامیکی، از دینامیک سیالات عددی استفاده شده و در سرعت‌ها و شرایط پروازی مختلف، نیروها و گشتاورهای هواپیما در حالت موتور روشن و در زوایای مختلف گام ملخ، محاسبه شده‌ و با هم مقایسه شده‌اند. برای اعتبارسنجی نتایج، مقادیر نیروهای برآ محاسبه شده از شبیه‌سازی عددی با نتایج حاصل از روابط نیمه‌تجربی بر پایه تست تونل باد، مقایسه شده است. بعد از اطمینان از صحت مقادیر نیروها و گشتاورها، با داشتن میدان جریان مدلسازی شده، اثرات تغییر گام ملخ روی ضرایب و مشتقات آیرودینامیکی و دینامیک پروازی مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که ضریب برآی هواپیما در حالت موتور روشن، تقریبا 10 درصد بیشتر از مقدار آن در حالت موتور خاموش است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

numerical simulation of wing /propeller interaction effects in aerodynamics coefficient of twin engine aircraft.

نویسندگان [English]

  • Hamid Reza Ebrahimi Kebria 1
  • morteza bayati 2
1 Department of Aerospace, maleke ashtar university of technology
2 department of aerospace, urmia university of technology
چکیده [English]

Abstract
In this paper, the interaction effects of the rotational flows on aerodynamic efficiency of propeller for a twin engine aircraft are investigated. Variable pitch propellers allow us to change the propeller pitch angle at different flight phase (i.e. take off, climb, cruise, and landing) and thus it change the pressure distribution and aerodynamic loads on a wing and horizontal stabilizer. Therefore, in the design process the integration of engine-propeller thrust with aircraft performance is an important subject. The aerodynamic coefficient is in the case of power-off engine and different than the case where the engine is powered-on. This difference, changes the trim conditions and aircraft controllability. In this work, to evaluate the change of aerodynamic coefficient, the computational fluid dynamic (CFD) in steady form is implemented accordingly, the comparisons are made for different speeds and flight conditions at different propeller pitch settings. The validation is therefore performed based on the comparison of simulated lift against the semi empirical data from wind tunnel test. Furthermore, the effects on aerodynamic coefficient, stability and control derivatives are analyzed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Interaction
  • aerodynamic coefficient
  • power off
  • power on
  • propeller rotation