Перспективное крыло ЦАГИ для магистрального самолета

Среди экспонатов Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) на авиасалоне МАКС-2011 внимание специалистов должна привлечь высокоточная многофункциональная модель консоли крыла большого удлинения перспективного магистрального самолета. Эта конструкция не только воспроизводит геометрию крыла, но и моделирует его инерционные и жесткостные характеристики, что позволяет проводить исследования опасных явлений (флаттера, бафтинга), а также изучать характеристики статической аэроупругости в аэродинамических трубах ЦАГИ.

«Главная из инноваций магистрального самолета МС-21 заключается в том, что впервые в России и, более того, ранее чем у многих ведущих авиационных производителей, самолет будет иметь композитное крыло, – рассказывает заместитель гендиректора ЦАГИ – начальник комплекса аэродинамики и динамики полета летательных аппаратов Сергей Ляпунов. – Принципиально важно, что речь идет не просто о широком применении композитов, а о их использовании в высоконагруженных конструкциях».

Это, по словам Ляпунова, оказывает существенное влияние на аэродинамическую компоновку и на аэродинамику самолета. Традиционно аэродинамики стараются увеличить удлинение крыла (отношение размаха крыла к средней его хорде), что способствует уменьшению сопротивления. Однако это стремление упирается в увеличение массы конструкции, что заставляет искать оптимум, компромисс.

Проведенные в ЦАГИ исследования подтвердили: композитная конструкция позволяет заметно увеличить удлинение крыла по сравнению с металлическими конструкциями, что и будет реализовано на МС-21. Типовое удлинение крыла у самолетов прошлого поколения составляет около 8- 9, в современных самолетах – 10,0-10,5, а на МС-21 закладывается 11,5. В результате аэродинамическое качество – а это основной параметр, характеризующий совершенство самолета, – на больших скоростях полета у МС-21 выше, чем у лучших современных аналогов, на 5-6%, что создает заметные преимущества и позволяет добиться существенной экономии топлива, а также увеличения крейсерской скорости и высоты полета. «Прикладной практики проектирования таких крыльев в ЦАГИ до недавнего времени не существовало, – поясняет Сергей Ляпунов. – Среди сложностей, с которыми пришлось столкнуться ЦАГИ при работе по программе МС- 21, можно, в частности, назвать исследование вопросов, связанных с ростом волнового сопротивления крыла большего удлинения».

Надо отметить, что наряду с аэродинамическими исследованиями в ЦАГИ идут и другие работы по крылу МС-21. Например, в настоящее время в институте проходит испытания кессон крыла, созданный из композиционных материалов. Первый этап частотных испытаний композитного кессона крыла по программе МС-21 (на фото) был завершен в начале июля. Заказчиком работ выступила компания «АэроКомпозит».

Исследования проводились с целью определения собственных частот и форм шести низших тонов колебаний прототипа композитного кессона крыла и подтверждения заложенных на этапе проектирования расчетных динамических характеристик его прототипа. Результаты работ используются при проектировании композитного крыла и для уточнения параметров динамически подобной модели при испытаниях на аэроупругость в аэродинамических трубах ЦАГИ. Сейчас в комплексе прочности ЦАГИ идет подготовка к испытаниям на статическую прочность и жесткость прототипа композитного кессона крыла по программе МС-21.

Алексей Синицкий

От первого лица