Блог

Моделирование исторического сверхзвукового полёта Bell X-1 при помощи ANSYS AIM

Моделирование исторического сверхзвукового полёта Bell X-1 при помощи ANSYS AIM

Осенью 1947 стремительный оранжевый самолёт Bell X-1 “Glamorous Glennis” отделился от самолёта-носителя B-29 и зажег свой 4-хкамерный ракетный двигатель XLR-11. Это был первый управляемый сверхзвуковой полёт, который ввёл в историю авиации самолет X-1 и пилота Чарльза Элвуда Йегера (более известного как Чак Йегер).

 

Во время Второй мировой войны жизни многих пилотов были потеряны из-за слабого понимания эффектов, связанных с проявлением сжимаемости воздуха при приближении к скорости звука. X-1 был построен специально для исследования таких режимов полёта. У пилотов-испытателей и разработчиков Х-1 было лишь туманное представление о том, что их могло ожидать, но они храбро повышали скорость и достигли скорости звука в знаменитом полёте 14 октября 1947 года.

 

ANSYS | Самолёт Bell X-1

 

Наличие компьютерных инструментов для физического моделирования могло бы уменьшить риски, позволив инженерам заранее выяснить, откуда ждать опасность, и, опираясь на результаты моделирования, спроектировать самолёт, способный уверенно и предсказуемо преодолеть скорость звука. Важной проблемой была потеря управляемости при приближении к скорости звука. Поскольку воздух не успевает уходить с пути самолета достаточно быстро, он «скапливается» перед фюзеляжем, крылом и хвостовым оперением, формируя ударные волны, которые существенно изменяют воздушный поток над этими поверхностями и могут стать причиной потери управляемости.

Мне захотелось почтить память о достижении Чака Йегера и самолёта X-1, проведя моделирование этого сверхзвукового полёта в ANSYS AIM. Я нашел подходящую геометрическую модель, импортировал её в геометрический редактор и подготовил к расчёту. После чего я достаточно легко создал расчётную область потока вокруг X-1, создал сетку и провёл расчёт с учётом сжимаемости потока. Далее я задал функцию для скорости набегающего потока, увеличивающуюся с M0,8 до M1,06 в течении 10 секунд.

 

ANSYS | Распределение давления при скорости М1,06

 

На рисунке выше показано распределение давления в плоскости симметрии самолёта, хорошо заметны несколько ударных волн, образованных носовым обтекателем, наплывом над фонарем кабины, передней кромкой крыла и киля. На рисунке ниже показано распределение числа Маха на виде сверху. Хорошо видно, как воздух накапливается перед носовым обтекателем и передней кромкой крыла, пытаясь уйти с пути самолёта.

 

ANSYS | Распределение числа Маха в плоскости крыла

 

Результаты расчёта позволяют нам взглянуть на воздушные потоки вокруг экспериментального самолёта из прошлой эпохи с использованием современных технологий. Сегодня аэрокосмическая промышленность может продолжать развитие воздушных и космических летательных аппаратов с уверенностью в результатах, обеспеченной широко распространенным инструментами всеобъемлющего моделирования – инструментами, в разработке которых так преуспела компания ANSYS.

Хочу выразить благодарность Cornel Alexa, который предоставил CAD-модель Bell X-1 и дал разрешение на публикацию этой статьи.

И, под конец, хочу пригласить Вас узнать больше про ANSYS AIM и о том, как можно интегрировать этот продукт в ваш процесс разработки продукта. Из этой статьи вы можете узнать, как опережающее моделирование и компьютерные исследования обеспечивают инженеров информацией для принятия более взвешенного решения.

Источник: ansys-blog.com
Автор: Adam Preece

Метки:

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп