Аннотация. В работе рассмотрены способы определения коэффициента максимальной подъемной силы и критического угла атаки дозвукового профиля крыла с целью уточнения эмпирико-аналитической методики расчета аэродинамических характеристик изолированного крыла дозвукового летательного аппарата. Определение этих величин является важным этапом проектирования, так как они ограничивают эксплуатационный диапазон углов атаки и определяют маневренность летательного аппарата. Выполнены расчеты аэродинамических характеристик профилей дозвукового крыла различной толщины и кривизны серий NACA и NASA GA(W)-1 при разных числах Рейнольдса в специализированных программах, в которых реализованы вычислительные методы аэродинамики, и в программных пакетах для гидрогазодинамического моделирования обтекания тел. Применение перечисленных способов определения аэродинамических характеристик позволит сократить объем дорогостоящих экспериментальных исследований при проектировании летательных аппаратов. В качестве расчетных инструментов использовались программы, основанные на панельном методе с моделированием вязко-невязкого взаимодействия, а также программный пакет для численного моделирования, реализующий решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье – Стокса с применением дифференциальных моделей турбулентности. При проведении численного моделирования обтекания дозвукового профиля было выполнено исследование сходимости численного решения по шагу сетки, что позволило обосновать выбор расчетных сеток, обеспечивающих устойчивость и точность получаемых результатов. Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными в аэродинамических трубах, представленными в научно-технической литературе. Анализ включал сопоставление зависимостей коэффициента подъемной силы от угла атаки, определение точек срыва потока и оценку точности предсказания критического угла атаки. Сделан вывод о применимости программ для расчета аэродинамических характеристик дозвукового профиля в целях оценки его коэффициента максимальной подъемной силы и критического угла атаки. По результатам выполненного исследования сформированы рекомендации по выбору программного обеспечения для определения указанных параметров, обеспечивающего лучшее сочетание точности и вычислительной эффективности для предварительной оценки на ранних этапах проектирования летательного аппарата.

Ключевые слова: дозвуковой профиль крыла, аэродинамические характеристики профиля, коэффициент подъемной силы, критический угол атаки, численное моделирование обтекания, панельный метод

Для цитирования: Куркова М. К., Михайлов Д. С., Тищенко Д. Ю., Лаптева Л. А. Анализ способов определения аэродинамических характеристик дозвукового профиля с целью уточнения эмпирико-аналитической методики расчета коэффициента максимальной подъемной силы и критического угла атаки крыла // Аэрокосмическая техника и технологии. 2026. Т. 4, № 1. С. 32–50. https://doi.org/10.52467/2949-401X-2026-4-1-32-50; https://elibrary.ru/XWFSFS

Библиографический список
1. Тищенко Д. Ю., Лаптева Л. А., Гарпинич Д. Н., Лазарев А. А., Широкопетлев Н. К., Михайлов Д. С. Разработка библиотеки подпрограмм для автоматизированного аэродинамического проектирования в рамках учебного процесса // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки, 2023. № 1. С. 205–213. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2023-1-205-214 ; https://elibrary.ru/EBLFAP
2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2023680796 РФ. AeroBDSM (OOP): объектно-ориентированное программное обеспечение для аэродинамического расчета летательных аппаратов / Л. А. Лаптева, Д. Ю. Тищенко, Д. А. Евпак, М. Е. Стороженко, Я. А. Новиков, М. А. Голопапа, А. А. Ермолаев, Н. К. Широкопетлев, И. А. Гудков, Д.С. Михайлов, А. А. Лазарев; Опубл. 05.10.2023. 1 с. https://elibrary.ru/ASXREQ
3. Бураго С. С., Попов С. А. Аэродинамика и компоновка маневренных дозвуковых и сверхзвуковых летательных аппаратов. М.: Изд-во МАИ, 2019. 192 с.
4. Куркова М. К., Михайлов Д. С., Тищенко Д. Ю., Лаптева Л. А. Анализ методики расчета аэродинамических характеристик крыльев на критических углах атаки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 12. С. 69–75. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2024-12-69-70 ; https://elibrary.ru/FWNYOX
5. Тарасов А. Л. Исследование аэродинамических характеристик профиля крыла вблизи поверхности земли с помощью программного комплекса ANSYS Fluent // Научный вестник МГТУ ГА. 2015. № 216. С. 135–140. https://elibrary.ru/TWNNAH
6. Молодчиков В. М., Михеев Н. И., Душина О. А. Исследование применимости пакета FLUENT к моделированию дозвуковых отрывных течений // Теплофизика и аэромеханика. 2009. T. 16. № 3. С. 387–394. https://elibrary.ru/KTOLOV
7. Xfoil. Subsonic Airfoil Development System. URL: https://web.mit.edu/drela/Public/web/xfoil/ (дата обращения: 29.04.2025).
8. Болсуновский А. Л., Бузоверя Н. П. Проектирование профилей с заданными свойствами при помощи численной оптимизации // Труды ЦАГИ. 2017. № 2760. С. 26.
9. Шелобанов Л. Д., Михайлов Д. С., Тищенко Д. Ю., Лаптева Л. А. Сравнение методов вычислительной аэрогидродинамики для расчета аэродинамических характеристик дозвуковых профилей крыла в двумерной постановке // Сборник трудов 10-й российской конференции «Вычислительный эксперимент в акустике и аэродинамике» ( 16–21 сентября 2024 года, г. Светлогорск, Калининградская область, Россия). Москва: Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 2024. С. 229–233. https://library.keldysh.ru/prep_vw.asp?lg=r&pid=10345
10. Брусов В. С., Петручик В. П., Кузнецов А. В. Исследования аэродинамических характеристик профилей крыла беспилотных летательных аппаратов с малыми скоростями и большой высотой полета // Вестник МАИ. 2013. Т. 20. № 3. С. 19–31. https://elibrary.ru/RCJLYB
11. Артамонов Б. Л. Определение аэродинамических характеристик профиля по поляре крыла конечного размаха // Научный вестник МГТУ ГА. 2014. № 200. С. 28–35. https://elibrary.ru/RWQPNL
12. Михайлов Д. С., Лаптева Л. А., Тищенко Д. Ю. Анализ и сравнение методов расчета критического числа Маха // Известия Тульского государственного университета. Технические науки 2023. № 1. С. 129–135. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2023-1-129-135 ; https://elibrary.ru/BLDJAY
13. Abbott I. H., von Doenhoff A. E. Theory of wing sections: including a summary of airfoil data. New York : Dover Publications, Inc., 1959. 350 p.
14. Low-speed aerodynamic characteristics of a 17-percent-thick airfoil section designed for general aviation applications: NASA Technical Note (TN). Report NASA TN D-7428, December 1973. 69 p.
15. Куркова М. К., Михайлов Д. С., Тищенко Д. Ю., Лаптева Л. А. Исследование возможности применения программного обеспечения для гидрогазодинамического моделирования с целью определения аэродинамических характеристик профилированных несущих поверхностей дозвуковых беспилотных летательных аппаратов на больших углах атаки // Труды XXVIII Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности» (01–04 апреля 2025 года, Санкт-Петербург, Россия). Санкт-Петербург: Научно-производственное объединение специальных материалов, 2025. Т. 1. С. 195–199. https://elibrary.ru/FLWKHX
16. Goetten F., Finger D.F., Marino M., Bil C., Havermann M., Braun C. A review of guidelines and best practices for subsonic aerodynamic simulations using RANS CFD // APISAT 2019. Asia Pacific International Symposium on Aerospace Technology. Surfers Paradise Marriott Resort, Gold Coast, Australia, 4–6 December 2019. Pp. 227–245.