Экранопланы летают у самой поверхности благодаря эффекту, связанному с повышением давления воздуха под крылом. Этот принцип лежит в основе новых расчетов, которые помогли повысить эффективность конструкции почти на пятую часть.
Научные сотрудники из МФТИ, ЦАГИ и Нижегородского технического университета имени Алексеева изучили, как характеристики крыла экраноплана влияют на его подъемную силу. Они провели численное моделирование обтекания крыла с помощью ANSYS Fluent, используя уравнения Навье–Стокса, которые описывают поведение вязких потоков воздуха.
Объектом анализа стали профили NACA 5312 и Clark Y+ с двумя вариантами конфигурации — с неотклоненным закрылком и с отклонением на 20 градусов, как при взлете. Все модели имели одинаковую хорду — чуть менее полуметра.
Ученые воссоздали влияние экранного эффекта — явления, при котором подъемная сила увеличивается за счет отражения воздушных потоков от земли. Для имитации приближения к поверхности применили метод зеркального отображения: в аэродинамической трубе установили двойную модель крыла, одно из которых выполняло роль отражения.
В ходе расчетов специалисты учитывали высоту полета, угол атаки и положение закрылка. Все эти параметры определяют, сколько раз воздушный поток успевает отразиться между крылом и поверхностью и насколько сильно он воздействует на нижнюю плоскость крыла.
Результаты экспериментов и компьютерных расчетов совпали. На определенных режимах полета подъемную силу удалось повысить до 19%. Это означает, что можно снизить расход топлива или увеличить массу груза без изменения мощности двигателей.
Работа показывает, насколько важно учитывать не только форму крыла, но и конкретные параметры полета при проектировании экранопланов. Собранные данные планируют использовать при создании новых моделей этих низколетящих судов.
О том, как в Поднебесной работают над боевым аналогом самого известного советского экраноплана, читайте здесь.