ارزيابي عملكرد آيروديناميكي پيچش هندسي با تغيير عدد رينولدز در يك نمونه هواپيماي بال‌پرنده

Evaluation of aerodynamic performance of the geometrical twist by variation the Reynolds number in a flying wing

پيچش، يكي از مولفه هاي اساسي در طراحي هواپيماهاي بال پرنده و بدون دم بوده كه منجر به رفع برخي از چالش هاي آيروديناميكي موجود در اين دسته از هواپيماها مي شود. تحقيق حاضر به منظور بررسي آيروديناميكي اعمال پيچش هندسي در يك نمونه هواپيماي بال پرنده ي مادون صوت و ارزيابي ميزان عملكرد اين مولفه در هريك از فازهاي پروازي انجام شده است. هندسه مورد بررسي يك مدل هواپيماي بال پرنده ي لامبدا شكل مي باشد كه از بالي با زاويه عقبگرد 56 درجه بهره مي برد. پيچش اعمالي به اين مدل از نوع پيچش منفي (Wash-out) بوده كه به صورت خطي در راستاي دهانه بال توزيع مي گردد. مطالعه انجام شده در چارچوب شبيه سازي عددي و بر پايه حل معادلات رينولدز (RANS) گسسته شده با روش حجم محدود است. فرآيند شبيه سازي بعد از اعتبارسنجي با داده هاي تجربي، براي زواياي پيچش صفر و 6 درجه و محدوده زواياي حمله 5- تا 20 درجه به انجام رسيده؛ همچنين به منظور بررسي نحوه عملكرد پيچش در محدوده فاز نشست و برخاست و فاز كروز، مطالعات در دو عدد رينولدز مختلف صورت گرفته است. نتايج نشان مي دهد كه با اعمال پيچش، بازده آيروديناميكيدر زواياي حمله بالا ارتقاء مي يابد، اما اين مشخصه، در زاويه حمله صفر درجه كاهش قابل توجهي خواهد داشت. همچنين در اثر اعمال زاويه پيچش، شروط لازم جهت پايداري طولي ارضا شده و پديده پيچ آپ به تاخير خواهد افتاد. با افزايش سرعت، بازده آيروديناميكيدر طيف وسيعي از زواياي حمله بهبود مي يابد؛ همچنين تغييرات بازده آيروديناميكي ناشي از اعمال زاويه پيچش افزايش يافته و پيچش، موثرتر خواهد بود. بررسي گشتاور حول محور طولي نشان مي دهد كه با افزايش سرعت درجه پايداري افزايش خواهد يافت و رفتار پديده پيچ آپ بهبود مي يابد.

The twist is one of the most important parameters in the design of the flying wing and tailless aircraft that causes eliminate some aerodynamic challenge at these categories of aircrafts. The present study was performed for an aerodynamic investigation of the geometrical twist at a subsonic flying wing and evaluate this parameter at different flight phases. The study geometry is a lambda-shaped flying wing that has a wing with a 56-degree sweepback. The twist angle applied on wingtips is washout, which is linearly distributed along the wingspan. The study is conducted in the framework of numerical simulation and based on solving Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations by finite volume method. The simulation process was performed after validation with experimental data, for twist angles of 0 and 6 degrees and range of attack angles of 5 to 20 degrees; also, to investigate the twist performance in the range of landing and take-off phase and cruise phase, studies have been performed in two different Reynolds numbers. The results show that by applying twist, the aerodynamic efficiency is improved at high angles of attack, but this characteristic will drop significantly at the zero-degree angle of attack. Also, by applying the twist, the conditions required for longitudinal stability are satisfied, and the pitch up phenomenon will be delayed.As speed increases, aerodynamic efficiency improves over a wide range of attack angles; also, aerodynamic efficiency changes due to twist increased, and twist will be more effective. Pitch moment analysis shows that as speed increment, the degree of stability will increase, and the pitch-up behavior will improve.