ЦАГИ работает над системой многодисциплинарного проектирования воздушного винта самолета

Создание новых перспективных летательных аппаратов — основа технологической независимости отечественной авиационной отрасли. Особую актуальность сегодня приобретают региональные самолеты с воздушными винтами, способные повысить транспортную доступность отдаленных территорий.

Ученые Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») разрабатывают систему многодисциплинарного проектирования воздушного винта для силовой установки самолета местных воздушных линий. Она призвана объединить программные средства численного моделирования в единый комплекс.

«Уникальность работы заключается в формировании единого подхода к решению задачи проектирования высокоэффективных воздушных винтов, которые должны соответствовать необходимым требованиям по условиям эксплуатации, ресурсу, весу, шуму на местности и др. Создавая систему многодисциплинарного проектирования, мы провели численные расчеты аэродинамических, акустических и прочностных характеристик воздушного винта, а затем — стендовые испытания. После сопоставления расчетных и экспериментальных данных были проанализированы условия и возможности применения комплекса современных расчетных методик для определения параметров воздушного винта регионального самолета. Результаты НИР востребованы в наших КБ при разработке новых образцов отечественной летательной техники», — рассказал начальник научно-исследовательского центра развития высокопроизводительных вычислений ФАУ «ЦАГИ» Кирилл Анисимов.

Научно-исследовательская работа проводится в рамках реализации государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации». Основная цель НИР — сокращение сроков и повышение качества разработки воздушного винта за счет развития методов проектирования, численного моделирования и многодисциплинарной оптимизации.

Специалисты научно-исследовательского центра развития высокопроизводительных вычислений ФАУ «ЦАГИ» под руководством Кирилла Анисимова после анализа научно-технического задела по данной тематике провели интеграцию расчетных методик определения аэродинамических, акустических и прочностных характеристик в единую систему многодисциплинарной оптимизации винта регионального самолета. После этого разработана программа, реализующая макет системы многодисциплинарного проектирования и оптимизации воздушного винта, а также описаны интерфейсы для ее интеграции с системой обликового проектирования перспективной авиационной техники.

Следующим шагом стало проектирование и изготовление тестового винта. Испытания композитного натурного воздушного винта проводились на винтовой установке СДУ-104М в большой аэродинамической трубе Т-101. В ходе эксперимента измерялись тяга и крутящий момент воздушного винта, а также параметры напряженно-деформированного состояния лопастей винта. Для этого использовались бесконтактные оптические методы стереовидеограмметрии и тензометрии, а также впервые — телеметрическая система СКИ-64, разработанная специалистами отделения измерительной техники и метрологии ФАУ «ЦАГИ». СКИ-64 обеспечивала одновременную регистрацию данных с тензометрированных лопастей и передачу их по встроенному радиоканалу на рабочее место оператора. Данные, полученные в ходе исследований, использовались для валидации численных методов.

Результаты НИР лягут в основу научно-технического задела по аэродинамическому проектированию перспективных воздушных винтов с учетом требований по аэроакустике, прочности и согласованию параметров самолета и силовой установки.

Далее специалисты планируют провести верификацию и валидацию численных моделей определения характеристик воздушного винта на основе более обширных стендовых и натурных экспериментальных данных, полученных на региональном самолете.

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») основан 1 декабря 1918 года. Сегодня ЦАГИ — крупнейший государственный научный центр авиационной и ракетно-космической отрасли Российской Федерации, где успешно решаются сложнейшие задачи фундаментального и прикладного характера в областях аэро- и гидродинамики, аэроакустики, динамики полета и прочности конструкций летательных аппаратов, а также промышленной аэродинамики. Институт обладает уникальной экспериментальной базой, отвечающей самым высоким международным требованиям. ЦАГИ осуществляет государственную экспертизу всех летательных аппаратов, разрабатываемых в российских КБ, и дает окончательное заключение о возможности и безопасности первого полета. ЦАГИ принимает участие в формировании государственных программ развития авиационной техники, а также в создании норм летной годности и регламентирующих государственных документов.

Национальный исследовательский центр «Институт имени Н.Е. Жуковского» (далее — Центр) создан в соответствии с Федеральным законом от 4 ноября 2014 года № 326-ФЗ, принятым во исполнение поручения Председателя Правительства Российской Федерации В.В. Путина от 15 сентября 2011 года № ВП-П7-6543, для организации и выполнения научно-исследовательских работ, разработки новых технологий по приоритетным направлениям развития авиационной техники, ускоренного внедрения в производство научных разработок и использования научных достижений в интересах отечественной экономики.

Центр осуществляет от имени Российской Федерации полномочия учредителя и собственника имущества организаций в соответствии с перечнем, утвержденным Распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 декабря 2015 года № 2489-р, в порядке и объеме полномочий, которые устанавливаются Правительством Российской Федерации.

В состав ФГБУ «НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» входят следующие предприятия: ФАУ «ЦАГИ» (г. Жуковский, Московская область); ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (г. Москва); ФАУ «ГосНИИАС» (г. Москва); ФАУ «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» (г. Новосибирск); ФКП «ГкНИПАС» (пос. Белозерский, Московская область).