Специалисты из России подробно изучили, как слабые ударные волны взаимодействуют с кромкой крыла самолёта, когда он летит со скоростью 3000 километров в час. Они выяснили, что характер этого взаимодействия существенно меняется в зависимости от формы кромки.
Результаты исследования помогут сделать сверхзвуковые полёты более эффективными и безопасными, об этом сообщил ТАСС со ссылкой на Центр научной коммуникации МФТИ.
«Чтобы предсказать тепловой режим поверхности и обеспечить безопасность полётов, нужно точно определить местоположение ламинарно-турбулентного перехода. Наши результаты показывают, что, изменяя форму поверхности, можно сильно повлиять на поведение пограничного слоя» — объяснил профессор кафедры компьютерного моделирования МФТИ Иван Егоров.
Исследователи сделали это открытие, изучая, как слабые ударные волны, которые возникают при взаимодействии потоков воздуха с неровностями на поверхности аэродинамических труб, взаимодействуют с кромкой крыла сверхзвукового самолёта.
Эти ударные волны могут значительно повышать уровень турбулентности в пограничных слоях воздуха, которые движутся вдоль кромки крыла. Это приводит к усилению вязкого трения, повышению температуры крыла и другим негативным эффектам.
Для изучения этих явлений российские учёные создали компьютерную модель аэродинамической трубы Т-325 в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН и рассчитали взаимодействие ударных волн с различными типами кромки крыла.
Расчёты показали, что крылья с разными кромками создают разные формы возмущений. Например, при острой кромке возникает стационарный след из двух вихрей, а при затупленной кромке — два отдельных следа. Появление этих структур приводит к росту неустойчивости потока и способствует раннему переходу к турбулентности, что было подтверждено экспериментами в реальной аэродинамической трубе.
Кроме того, учёные обнаружили ранее неизвестные изменения в процессе перехода от ламинарного (упорядоченного) к хаотично-турбулентному течению воздуха в областях пространства, расположенных рядом с зоной воздействия ударных волн. Понимание этих процессов позволит повысить безопасность и эффективность сверхзвуковых летательных аппаратов, заключили физики.