В авиации маневренность всегда была ключевым фактором при проектировании самолетов. Чтобы добиться нужных характеристик, инженеры работают над аэродинамикой: увеличивают подъемную силу, снижают сопротивление, стабилизируют крутящий момент. Но есть проблема — динамический срыв потока. Это когда воздушный поток резко отрывается от крыла, подъемная сила падает, сопротивление взлетает, а самолет начинает трясти. В худшем случае это приводит к катастрофе. Обычные методы управления потоком не справляются с быстро меняющимися условиями, но струйные технологии предлагают решение.

Динамический срыв потока — это явление, при котором воздушный поток резко отрывается от поверхности крыла из-за быстрого изменения угла атаки. В результате подъемная сила падает, а сопротивление резко растет, что может привести к потере управления.

Группа ученых из Национального университета оборонных технологий под руководством профессора Чжэньбина Ло исследовала разные типы струйного управления: стационарные струи, синтетические струи (SJ) и двойные синтетические струи (DSJ). Оказалось, что DSJ сочетают в себе преимущества обоих методов — они эффективны, как импульсные струи, но при этом стабильны, как постоянные. Более того, они демонстрируют так называемый квазистационарный эффект: даже при импульсной работе одна из струй всегда активна, что предотвращает резкие колебания аэродинамики.

Результаты опубликованы в издании Chinese Journal of Aeronautics.

DSJ неожиданно показали себя лучше всех, — говорит профессор Ло. — Они не только эффективно подавляют срыв потока, но и делают это плавно, без рывков. Это совершенно новое свойство, и его нужно изучать дальше.

Как это работает

У DSJ две камеры, работающие в противофазе: пока одна выпускает струю, другая втягивает воздух. Благодаря этому поток управляется непрерывно, без пауз, характерных для обычных импульсных систем. В симуляциях DSJ превзошли и стационарные, и одиночные синтетические струи по всем параметрам: контроль потока, стабильность аэродинамики, энергоэффективность.

Это исследование может серьезно повлиять на авиастроение. Если DSJ действительно так хороши, их можно внедрить в конструкции крыльев, лопастей вертолетов или даже дронов. Это снизит риск срыва потока при резких маневрах, улучшит управляемость и безопасность. В перспективе — более маневренные истребители, устойчивые вертолеты и даже экономичные пассажирские самолеты.

Пока все данные получены в симуляциях — реальные испытания в аэродинамической трубе или на летающих прототипах могли бы подтвердить эффективность DSJ. Кроме того, неясно, как технология поведет себя при высоких скоростях или экстремальных углах атаки.

Ранее ученые заявили, что космический мусор угрожает не только спутникам, но и авиации.