Влияние вихревого спутного следа на взаимную безопасность крылатых летательных аппаратов, следующих по одному маршруту

Спутный вихревой след состоит главным образом из двух вихрей, образующихся при обтекании потоком крыльев летательного аппарата (ЛА). Предложена и исследована полуэмпирическая модель устойчивого вихревого следа, позволяющая описать поле скоростей в вихре, в зависимости от характеристик ЛА, являющегося генератором вихревого спутного следа, а также оценить влияние вихря на последующий ЛА. Проведено статистическое моделирование с целью определения безопасного интервала между двумя ЛА для характерных участков траектории. При движении над морем выбраны прямолинейный маршрут, траектория с поворотами и подъем на высоту для облета острова, на сухопутном участке движения смоделирован полет над рельефом. Показано значительное влияние пересеченности рельефа на вероятность падения ЛА при попадании в вихревой спутный след. Исследовано влияние смещения траекторий ЛА в вертикальной и горизонтальной плоскостях и увеличения средней скорости полета на безопасный интервал между ЛА.

Литература

[1] Кобрин В.Н., Соловьев О.В., Чмовж В.В. Анализ процесса формирования вихревых следов за летательными аппаратами. Системи озброєння і військова техніка, 2013, № 2, с. 93–98.

[2] Вышинский В.В., Стасенко А.Л. Физические модели, численные и экспериментальные исследования аспектов авиационной экологии и безопасности полетов. Труды МФТИ, 2009, т. 1, № 3, с. 23–39.

[3] Желанников А.И. К исследованию характеристик вихревого следа за самолетом А380 на режимах взлета и посадки. Научный Вестник МГТУ ГА, 2016, т. 19, № 6, с. 51–57.

[4] Ahmadi-Baloutaki M., Carriveau R., Ting D.S.-K. An experimental study on the interaction between free-stream turbulence and a wing-tip vortex in the near-field. Aerosp. Sci. Technol., 2015, vol. 43, pp. 395–405, doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2015.03.021

[5] Булат П.В., Минин О.П. О современном подходе к проектированию беспилотных летательных аппаратов самолетного типа с коротким взлетом и посадкой. Часть III. Численное моделирование вихревой аэродинамики летательного аппарата методом дискретных вихрей. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2018, т. 18, № 2, с. 169–190, doi: https://doi.org/10.17586/2226-1494-2018-18-2-169-190

[6] Anderson J.D. Fundamentals of aerodynamics. Boston, McGraw-Hill, 2001. 892 p.

[7] Shen S., Ding F., Han J., et al. Numerical modeling studies of wake vortices: real case simulation. AIAA Paper, 1999, no. 0755, doi: https://doi.org/10.2514/6.1999-755

[8] Jugier R., Fontane J., Joly L., et al. Linear two-dimensional stability of a Lamb-Oseen dipole as an aircraft wake model. Phys. Rev. Fluids, 2020, vol. 5, no. 1, art. 014701, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.5.014701

[9] Кузнецов В.Л., Хаустов А.А. Моделирование динамики воздушного судна в спутном следе. Научный Вестник МГТУ ГА, 2013, № 195, с. 5–12.

[10] Степанов Р.П., Кусюмов А.Н., Михайлов С.А. и др. Экспериментальное исследование концевых вихрей за крылом конечного размаха. Труды МАИ, 2019, № 107. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=107894

[11] McCormick B.W. Wake turbulence: its creation, decay and threat to aircraft. Aircraft Flight Safety Int. Conf. Proc., 1993, pp. 106–113.

[12] Хаустов А.А. Динамика крена воздушного судна в спутном следе. Научный вестник МГТУ ГА, 2009, № 150, с. 11–18.

[13] Головнев И.Г., Вышинский В.В., Желанников А.И. и др. Принципы построения бортовой системы раннего предупреждения пилота о вхождении в вихревой след от другого воздушного судна. Научный Вестник МГТУ ГА, 2018, т. 21, № 4, с. 84–95. doi: https://doi.org/10.26467/2079-0619-2018-21-4-84-95

[14] Миллер А.Б., Стасенко А.Л. Динамическая модель спутных вихрей самолета у Земли при порывистом градиентном ветре. Ученые записки ЦАГИ, 2005, т. 36, № 3-4, с. 3–12.

[15] Удовенко В.А., Гладышев А.И. Моделирование на пилотажном стенде полета легкого вертолета в спутном следе другого вертолета. Вісник Національного технічного університету «ХПІ».Серія: Математичне моделювання в техніці та технологіях, 2019, № 22, с. 108–116.