Филонов О.М., Бестугин А.Р., Киршина И.А., Овчинникова Н.А., Окин П.А. «Акустолазерный модуль для обнаружения малогабаритных беспилотных летательных аппаратов в урбанизированной среде» Датчики и системы, № 1, с. 40-45 (2023)

Приведены результаты предварительных исследований применения измерительного комплекса, включающего узконаправленные микрофоны и лазерные дальномеры для обнаружения неопознанных летательных аппаратов в городской среде. Дано техническое описание и принцип работы рассматриваемого комплекса и основные соотношения, позволяющие рассчитывать пространственные координаты объекта и высоту полета на основе результатов проводимых им измерений. Ключевые слова: квадрокоптер, акустическая сигнатура, доплеровская частота, обнаружение, идентификация и локализация.

Афанасьев Л.В., Ермолаев Ю.Г., Косинов А.Д., Кочарин В.Л., Семенов Н.В., Яцких А.А. «Экспериментальное исследование структуры возмущений от двух импульсных источников в сверхзвуковом пограничном слое пластины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 27-36 (2023)

Описано развитие нового экспериментального метода введения в сверхзвуковой пограничный слой контролируемых возмущений с заданной частотно-волновой структурой. Представляются данные экспериментов по формированию возмущений от двух импульсных источников (импульсный тлеющий разряд) в ламинарном пограничном слое пластины при числе Маха, равном 2. Эксперименты выполнены в аэродинамической трубе Т-325 ИТПМ СО РАН. Локализованные источники располагались на одинаковом расстоянии от передней кромки пластины в 6 мм друг от друга по размаху. Пульсации потока измерялись с помощью однониточного датчика термоанемометра постоянного сопротивления, запись сигнала проводилась синхронно с зажиганием разрядов, что позволяло выделять возмущения от разрядов из фона случайных неконтролируемых "естественных" пульсаций пограничного слоя. Анализируются пространственно-временная структура и частотно-волновой состав генерируемых возмущений от одиночного и двух разрядов, работающих синхронно и с задержкой во времени. Получено, что наибольшие отличия в структуре возмущений от одного и двух источников наблюдаются в центральной области, тогда как на боковых границах возмущения пульсации близки во всех рассматриваемых случаях. В спектрах возмущений по поперечным волновым числам от двух разрядов формируются узлы и пучности, положение которых определяется расстоянием между источниками и временной задержкой в их работе.

Карпов Е.В., Ларичкин А.Ю., Говердовский В.Н., Бровкина Ю.И., Прохоров А.Н. «Преднапряженные многослойные конструкции из полимерных композитов для решения задач виброакустики летательных аппаратов» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 511, № 1, с. 60-66 (2023)

Предложен подход к созданию компактных и миниатюрных систем инфра- и низкочастотной виброизоляции на основе слоистых композитных упругих элементов с регулируемой отрицательной и квазинулевой жесткостью. Решены новые задачи моделирования заданных параметров жесткости и несущей способности элементов определенной геометрии при комбинированном нагружении, за счет варьирования структуры, упругих свойств и расположения слоев и управления локальной подвижностью связующего. Корректность подхода основана на результатах экспериментального проектирования и исследования моделей систем. Применение подхода позволяет качественно изменить решение ряда критических задач виброакустики авиационной и другой перспективной техники. Ключевые слова: полимерный композит, подвижное связующее, закритическое деформирование, инфра- и низкочастотная виброизоляция

Козубская Т.К. «Тематический выпуск "Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике"» Математическое моделирование, 35, № 9, с. 3-4 (2023)

Аникеева М.И. «Численное исследование аэродинамики головного блока при аварии на старте в условиях ветрового воздействия» Математическое моделирование, 35, № 9, с. 5-21 (2023)

Осуществляется численное моделирование обтекания тел отделяемого головного блока с системой аварийного спасения и ракеты-носителя в процессе их разделения в условиях ветра с определением сил, моментов и распределения давления в квазистационарной постановке – изменение расстояния между телами задается дискретно. Главной задачей данного этапа является определение влияния ветра, струй двигательной установки и расстояния между объектами на газодинамические силы и моменты.

Босняков С.М., Волков А.В., Михайлов С.В., Подаруев В.Ю. «Метод высокого порядка точности для расчета начальной стадии обледенения элементов конструкции гражданского самолета» Математическое моделирование, 35, № 9, с. 22-44 (2023)

Представлен эффективный подход на основе разрывного метода Галеркина высокого порядка точности для расчета начальной стадии обледенения крыла самолета. Задача решена в приближении Эйлера для водяных капель малого размера, не оказывающих влияния на основной поток. Выписаны системы уравнений Навье–Стокса и модели Эйлера для движения водной среды и некоторые соотношения уравнений термодинамики нарастания льда. Сформулированы начальные и граничные условия. Предложена суперкомпьютерная реализация разрывного метода Галеркина для решения указанных систем уравнений. Исследована эффективность параллельной версии программы. Даны комментарии по особенностям организации процедуры расчета. Исследована точность расчета с применением схем разрывного метода Галеркина различного порядка точности. Представлены тестовые случаи обтекания цилиндра и профиля NACA0012 мелкодисперсным потоком переохлажденных капель. Проведено сопоставление расчетных и экспериментальных данных. Сделано заключение о возможности применения разработанной методологии на практике.

Любимов Д.А. «Исследование вихреразрешающим методом влияния дросселирования на спектры пульсаций давления в спаренном сверхзвуковом воздухозаборнике» Математическое моделирование, 35, № 9, с. 61-76 (2023)

С помощью вихреразрешающего RANS/ILES метода исследовано течение в спаренном модельном сверхзвуковом воздухозаборнике (ВЗ) смешанного сжатия с системой слива пограничного слоя. Проанализировано влияние типа системы слива пограничного слоя и дросселирования соседних ВЗ на особенности течения, уровень и спектры пульсаций давления в каждом из ВЗ. Рассмотрены варианты с одинаковым и различным дросселированием в каждом из ВЗ, общей и раздельной для соседних ВЗ системой слива. Дано краткое описание метода расчета и граничных условий. Представлены уровни OASPL в ВЗ в зависимости от степени дросселирования. Выявлено влияние дросселирования одного из ВЗ на течение и особенности 1/3-октавных спектров пульсаций давления в соседнем ВЗ.

Босняков С.М., Ливерко Д.В., Маленко В.В., Михайлов С.В., Морозов А.Н. «Экспериментальная проверка метода и программы расчета низкочастотных пульсаций на границе струи натурной дозвуковой аэродинамической трубы замкнутого типа» Математическое моделирование, 35, № 9, с. 77-95 (2023)

Сопоставлены результаты нескольких серий расчетных и экспериментальных исследований, в которых низкочастотные пульсации полного давления в струе исследовались различными методами. Расчет выполнен методом LES (IDDES) с применением программы EWT-ЦАГИ. Эксперимент проведен с применением манометров, датчиков ИКД-100 и Kulite. Осуществлена визуализация потока. Показано, что расчетные и экспериментальные данные находятся в приемлемом соответствии друг с другом во всех областях, за исключением внешней границы струи, где расчетная сетка имеет недостаточное сгущение.

Россихин А.А., Милешин В.И. «Использование метода гармонического баланса для расчета тонального шума первой подпорной ступени компрессора низкого давления» Математическое моделирование, 35, № 9, с. 96-116 (2023)

Представлены результаты расчетных исследований тонального шума первой подпорной ступени турбореактивного двухконтурного двигателя с высокой степенью двухконтурности для режима работы «посадка». Исследования выполнены с помощью метода расчета тонального шума многоступенчатых турбомашин в частотной области, разработанного в ЦИАМ. Используется вариант метода, предназначенный для расчетов в нелинейной постановке, в рамках которого расчет в каждом венце проводится для нескольких межлопаточных каналов. В процессе расчета применяется разновидность метода гармонического баланса для многотоновых возмущений основанная на искусственном отображении частот. Результаты расчета сопоставлены с полученными ранее результатами расчета во временной области (также выполненного в нелинейной постановке) и с результатами эксперимента на стенде ЦИАМ. И в том, и в другом случае показано удовлетворительное соответствие между данными. Таким образом, рассматриваемый в данной работе метод расчета тонального шума в частотной области в нелинейной постановке может использоваться для предсказания тонального шума многоступенчатых турбомашин.

Кумакшев С.А., Шматков А.М. «Ограничения в задаче поиска оптимальных траекторий сверхзвукового неманевренного самолета» Прикладная математика и механика, 87, № 4, с. 631-641 (2023)

Рассмотрено влияние фазовых и иных ограничений на метод поиска траекторий гражданского сверхзвукового летательного аппарата, оптимальных по расходу топлива. На основании найденных методом динамического программирования решений, учитывающих многочисленные условия, которым должны удовлетворять высота полета, угол тангажа, нормальная перегрузка, скорость самолета, сила тяги двигателей и т.д., показано, что почти все эти условия во время начального этапа вычислений можно игнорировать, поскольку оптимальное решение на них не выходит. Следовательно, можно сначала применять принцип максимума, а метод динамического программирования использовать лишь в тех случаях, когда значительная часть ограничений оказывается существенна.

Сумбатян М.А., Самсонов И.К. «Аналитический метод в линейной трехмерной аэродинамике тонкого прямоугольного крыла» Прикладная математика и механика, 87, № 4, с. 670-683 (2023)

Развивается аналитический метод в классической задаче обтекания тонкой прямоугольной пластинки большого удлинения. Показывается, что при специальном разложении по ортогональным системам функций с весом, определяемым качественным поведением решения, исходное двумерное интегральное уравнение асимптотически эквивалентно множеству независимых одномерных интегральных уравнений. Для них строится асимптотический метод, родственный методу погранслойных решений, который позволяет получить аналитические представления для основных аэродинамических характеристик. Сравнение с численным методом дискретных вихрей показывает, что точность полученного решения является высокой не только для больших, но и для средних удлинений крыла.

Панфилов С.В., Романюк Д.А., Циркунов Ю.М. «Обтекание тел запыленным газом при рассеянии отраженных частиц» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 64-80 (2023)

Рассмотрены обтекание плоской пластины конечной толщины в канале с большой дозвуковой скоростью и сверхзвуковое поперечное обтекание цилиндра двухфазным потоком газа с твердыми частицами. Передняя кромка пластины имеет форму клина или гладкое затупление постоянного радиуса. Поверхность клина и переднего затупления задается гладкой или шероховатой. Шероховатость моделируется двумерным профилем, который задается на основе эксперимента. Рассмотрены сферические частицы и смесь частиц в виде эллипсоидов вращения, прямоугольных призм, призм со срезанными вершинами и тетраэдров. Параметры каждой из форм варьируются. При определении поступательной и вращательной скоростей несферических частиц после отскока используется модель ударного взаимодействия, предложенная ранее и согласующаяся с экспериментальными данными по коэффициентам восстановления скорости центра масс. Наряду с монодисперсной примесью рассмотрена дисперсная фаза с разбросом частиц по размерам. На основе анализа численных результатов установлена роль исследованных факторов случайной природы на картину течения и параметры примеси.

Корнев А.В., Бойчук И.П., Перелыгин Д.Н. «Численное моделирование течения газодисперсного потока в камере вихре-акустического диспергатора» Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование в дорожной и строительных отраслях. Материалы Международной научно-практической конференции. Белгород, 21–22 сентября 2017 г., с. 127-131 (2017)

Альтернативой экспериментальным и аналитическим исследованиям сложных технических систем является численное моделирование. Такое моделирование дает возможность исследовать влияние различных конструктивных изменений довольно экономичными средствами. В работе исследовалось влияние расположения генераторов акустических волн на движение газового потока в камере вихре-акустического диспергатора.

Корнев К.Н., Логунов А.А., Шибков В.М. «Численное моделирование сверхзвукового потока с областью тепловыделения продольно-поперечным разрядом» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 137-145 (2023)

Проведено численное моделирование сверхзвукового стационарного воздушного потока внутри расширяющегося аэродинамического канала с прямоугольным сечением – лабораторной модели прямоточного воздушно-реактивного двигателя. С помощью экспериментальных данных была проведена валидация аэродинамической модели в случае отсутствия зоны объемного тепловыделения. После валидации модели было проведено численное моделирование сверхзвукового потока с включенной зоной объемного тепловыделения. Получены трехмерные распределения скорости, температуры и давления в сверхзвуковом стационарном воздушном потоке. Показано, что при объемной плотности тепловой мощности источника эквивалентной средней общей мощности разряда W=10 кВт разряд нагревает газ до температуры T=1700–4200 К, что приводит к ускорению потока без его теплового запирания. При плотности тепловой мощности источника эквивалентной средней общей мощности разряда W=20 кВт газ нагревается сильнее до 6700 К, но начинается локальное тепловое запирание потока.

Астахов С.А., БирюковВ.И., Тимушев С.Ф. «Акустико-вихревой механизм возбуждения вибраций элементов конструкции каретки при трековых испытаниях изделий авиационной техники» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника, № 73, с. 74-87 (2023)

Тенденцией последнего времени в России и за рубежом является разработка высокоскоростных летательных аппаратов баллистического типа со скоростью, превышающей 4 М. Одним из наименее затратных методов, подтверждающим работоспособность и эффективность применения новых изделий авиационной техники, являются трековые испытания. Высокоскоростные полигонные испытания в России проводятся на экспериментальной установке «Ракетный рельсовый трек 3500», размещенной на территории Государственного казенного научно-испытательного полигона авиационных систем имени Л.К. Сафронова. Экспериментальная установка состоит из рельсового пути, размещенного на специальном основании, обеспечивающем необходимый вертикальный профиль пути с участками подъема и снижения, а также достаточную жесткую связь рельса с бетонным основанием. На рельсовые направляющие устанавливается подвижная трековая каретка со скользящими по рельсам опорами (башмаками) и жестко связанными с ней ракетными двигателями твердого топлива. Тяга стартовых ракетных двигателей обеспечивает необходимое ускорение для достижения максимальных значений требуемой скорости испытания. Опоры скольжения ракетной каретки охватывают головку рельсов. К носовой части ракетных двигателей при монорельсовых испытаниях через фланцевый кронштейн консольно присоединяется объект испытания цилиндрической формы с коническим обтекателем. В узлах крепления размещаются элементы автоматики, предназначенной для разделения ступеней во время испытания. Между кронштейнами стыковки ступеней ускорителей, а также узлами крепления консольно размещенного объекта испытания образуются полуоткрытые полости, обтекаемые сначала дозвуковым, а в дальнейшем сверхзвуковым воздушным потоком. Трековые высокоскоростные испытания объектов спецтехники сопровождаются интенсивной вибрацией и ударными нагружениями конструкции. Анализ и выявление механизмов, оказывающих существенное влияние на вибрационный процесс элементов конструкции, находящихся в упруго-деформированном состоянии, и потерю устойчивости ускоренного движения ракетной каретки, является актуальной практически значимой задачей. В статье выполнен аналитический обзор работ по проблеме акустических и вихревых взаимодействий в полузакрытых полостях конструкции, обтекаемых воздушным потоком с дозвуковой и сверхзвуковой скоростью, и усилением пульсаций давления и вибраций элементов конструкции вследствие этого физического механизма. Приведены математические модели акустико-вихревых взаимодействий с целью оценки частот усиления колебаний в условиях применения реальной конструкции при трековых испытаниях изделий авиационной техники. Ключевые слова: трековые испытания, ракетная каретка, сверхзвуковой поток, полузакрытая полость, стохастическая вибрация, собственная частота, вихревая мода, неустойчивость, слой смешения, акустико-вихревой резонанс, декомпозиция.