مطالعه تجربي اثرات زمين بر مشخصه هاي آيروديناميكي مدل هواپيماي بال مثلثي

Experimental investigation of ground effects on aerodynamics characteristics of a delta wing airplane model

در اين پژوهش نتايج آزمون استاتيكي يك مدل هواپيماي بال مثلثي 60 درجه تحت اثر زمين در تونل باد كم سرعت ملي ارائه مي گردد. تونل باد مذكور از نوع مدار بسته و داراي مقطع آزمون باز به ابعاد 2/2 متر در 2/8 متر مي باشد. كيفيت جريان در فرآيند كاليبراسيون مورد ارزيابي قرار گرفت. مقدار شدت اغتشاشات جريان مقطع آزمون در مركز مقطع حدود 0/13 درصد مي باشد. عدد رينولدز آزمون ها فراتر از 1/5 ميليون مي باشد كه دستيابي به اين عدد رينولدز در سرعت هاي پايين در نوع خود در كشور منحصر بفرد است. اثرات زمين با استفاده از يك صفحه ثابت با ارتفاع قابل تغيير اندازه گيري شده است. آزمون ها در فواصل مختلف از زمين جهت اندازه گيري نيروها و گشتاورهاي آيروديناميكي با استفاده از بالانس شش مولفه كرنش سنجي انجام گرفتند. نتايج بدست آمده نشان دادند كه ضريب برآي حداكثر به خاطر حضور زمين از مقدار 1/29 به مقدار 1/38 افزايش يافته است. ضريب برآ در كليه زواياي حمله با حضور زمين افزايش يافته و ضريب پساي القايي كاهش يافته است و در نتيجه ضريب كيفيت آيروديناميكي كل (نسبت برآ به پسا) از مقدار 8 تا مقدار 14/5 افزايش يافته است. زماني كه فاصله مدل تا صفحه زمين كمتر از نصف طول بال باشد، شيب منحني برآ با نرخ بالايي از مقدار 2/66 بر راديان تا مقدار 3/11 بر راديان افزايش مي يابد. با كاهش اين فاصله مركز آيروديناميكي كل به سمت عقب منتقل مي گردد. در نتيجه حضور زمين باعث افزايش پايداري استاتيكي طولي شده است.

In this research experimental results of 60 degree delta wing airplane that was conducted in National Low Speed Wind Tunnel are presented. The wind tunnel is closed type and has an opened test section with dimensions 2.8 m⸱2.2 m. Tests Reynolds number is beyond 1.5 million, the achievement of which at low speed is unique in the country. Ground effect is measured using a fixed plane having variable height. Tests are conducted at different height and aerodynamics forces and moments are measured using a sting type six component strain gaged balance. The tests results showed that the maximum lift coefficients increased from 1.29 to 1.38 due to presence of the ground plane. The lift coefficient due to ground plane in all range of angle of attack is increased and induced drag coefficient is decreased and consequently, the overall aerodynamics efficiency (lift to drag ratio) is increased from 8 to 14.5. When the distance between model and ground plane is less than half of the wing span, lift curve slope is increased at a high rate from 2.66 per radian to 3.11 per radian. Decrease in this distance caused the aerodynamic center toshift backward and longitudinal static stability is increased as a result. Thus presence of ground plane is causes increase in airplane static stability.