Открытие российских ученых поможет снизить турбулентность при сверхзвуковом полете

Исследователи из России детально изучили то, как слабые ударные волны взаимодействуют с кромкой крыла самолета при его движении на скорости в 3 тыс. км/ч, и раскрыли существенные изменения в характере этих взаимодействий в зависимости от очертаний кромки. Результаты этих расчетов помогут повысить эффективность и безопасность сверхзвуковых полетов, заявили в Центре научной коммуникации МФТИ. Об этом соощает ТАСС.

"Корректное определение местонахождения ламинарно-турбулентного перехода является ключевым для предсказания теплового режима поверхности и обеспечения безопасности полетов. Наши результаты показывают, что изменяя форму поверхности, мы можем сильно повлиять на поведение пограничного слоя", – пояснил профессор кафедры компьютерного моделирования МФТИ Иван Егоров.

Исследователи совершили это открытие при изучении того, как слабые ударные волны, порождаемые взаимодействиями потоков воздуха с неровностями на поверхности стен аэродинамических труб, взаимодействуют с кромкой крыла сверхзвукового самолета.

Как они объясняют, эти ударные волны могут существенным образом повышать уровень турбулентности в пограничных слоях воздуха, движущихся вдоль кромки крыла, что ведет к усилению вязкого трения, повышенному нагреву крыла и к другим негативным эффектам. Для их изучения российские ученые создали компьютерную модель аэродинамической трубы Т-325 из Института теоретической и прикладной механики СО РАН и просчитали взаимодействия ударных волн с разными типами кромки крыла.

Проведенные учеными расчеты показали, что крылья с разной кромкой крыла порождают разные формы возмущений - в случае с острой кромкой возникает один стационарный след, состоящий из пары вихрей, тогда как затупленная кромка создает два отдельных следа. Появление этих структур ведет к росту неустойчивости потока и способствует раннему переходу к турбулентности, что было подтверждено в ходе опытов в реальной аэродинамической трубе.

При этом ученые также обнаружили ранее неизвестные изменения в том, как происходит процесс перехода от ламинарного (упорядоченного) к хаотично-турбулентному течению воздуха в областях пространства, расположенных в окрестностях зоны воздействия ударных волн. Понимание этого позволит повысить безопасность и эффективность сверхзвуковых летательных аппаратов, подытожили физики.