Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Проведена оптимизация параметров тангенциального выдува струи на верхнюю поверхность профиля крыла. Было рассмотрено несколько целевых функции: максимизация аэродинамического качества с учётом реакции струи; максимизация аэродинамического качества с учётом потерь на организацию струи; максимизация аэродинамического качества с учётом реакции и потерь на организацию струи; минимизация сопротивления при постоянной подъёмной силе с учётом реакции и потерь на организацию струи; максимизация суммы коэффициентов подъёмной силы с учётом режимов трансзвукового бафтинга. Показано, что выдув тангенциальной струи на верхнюю поверхность профиля при учёте как потерь на организацию струи, так и силы реакции от неё является эффективным средством для улучшения аэродинамических характеристик профиля крыла. Максимальное значение аэродинамического качества возрастает на ~6% по сравнению с базовым профилем. При оптимизации, минимизирующей коэффициент сопротивления при постоянном значении коэффициента подъёмной силы, а также учитывающей затраты на организацию струи и реакцию струи, сопротивление снижается на 4%. Для учета режимов трансзвукового бафтинга была выбрана целевая функция, которая рассматривает как характеристики на линейном, так и на нелинейном участке зависимости подъемной силы от угла атаки. При оптимизации положения тангенциального выдува получено, что оптимальным для различных интенсивностей струи является положение Xj=86-87% хорды профиля. Анализ относительного вклада в величину целевой функции результатов на учитываемых углах атаки показал, что вклад в значение целевой функции режима с большим углом атаки (режим трансзвукового бафтинга) оказывается значительно меньше вклада угла атаки линейного режима, поэтому в дальнейшем исследовании необходимо рассмотреть целевую функцию, которая в большей мере учтёт режимы на нелинейном участке. Проведена серия расчётов в стационарной и нестационарной постановке обтекания модели самолёта, состоящей из крыла и фюзеляжа. Для компоновки крыло-фюзеляж показано, что нестационарное течение на режимах, соответствующих трансзвуковому бафтингу, существенно трёхмерно. Показано, что наличие щели и выдув газа заметно меняют картину течения. Струя приводит к уменьшению зоны отрыва на крыле, но, в окрестности внутреннего края выреза отрыв усиливается. Проведен детальный анализ обтекания компоновки на режимах трансзвукового бафтинга. Показано, что перемещение отрывных зон и вихревых структур происходит не столько вдоль хорды, но в большей степени вдоль размаха крыла и характер бафтинга на модели самолёта со стреловидным крылом существенно отличается от случая двумерного профиля. Отрывные области на режиме с М=0.78 на крыле начинают появляться при α≈4.5 градуса. При меньших углах атаки решения стационарной и нестационарной задач совпадают, а при больших – появляется бафтинг. Отрывные области имеют существенно трёхмерную форму и формируются не на всём крыле, а в ограниченной по размаху области. Поэтому амплитуда колебаний аэродинамических характеристик модели не велика. Получены следующие значения относительных амплитуд колебаний коэффициента подъемной силы и частот колебаний: при α=4.5 градуса - нет осцилляций, при α=5 градусов - 5.7% с 74.1 Гц, при α=6 градусов - 2.6% с 94.3 Гц, при α=6.5 градусов - 5.1% и 89.1 Гц. Исходя из характера отрывного течения на крыле на режимах транзвукового бафтинга выбрано положение щели для организации тангенциального выдува струи на верхнюю поверхность крыла.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Проведена численная оптимизация параметров тангенциального выдува, направленная на улучшение аэродинамических характеристик профиля крыла на крейсерском режиме. Рассмотрены целевые функции, которые учитывают затраты на организацию струи, а также ее реакцию. В обоих случаях получены близкие оптимальные конфигурации тангенциального выдува, увеличивающие максимальное качество Kmax но 6%. При оптимизации высоты сопла для заданного значения интенсивности струи Cµ получено, что наибольшего прироста значения аэродинамического качества удается достичь за счет увеличения высоты щелевого сопла при уменьшении скорости истечения струи. Проведена оптимизация положения щелевого сопла для организации тангенциального выдува на профиле крыла на режимах начала бафтинга. Полученные оптимальные конфигурации значительно увеличивают запас по максимальному значению коэффициента подъемной силы. Показано, что выдув из оптимального положения может полностью подавить бафтинг на фиксированном угле атаки. Получено, что для улучшения несущих характеристик профиля на крейсерских углах атаки наиболее оптимален выдув недалеко от задней кромки ≈82-87% хорды, а для воздействия на бафтинг, выдув следует применять ближе к скачку уплотнения - в области ≈55-62% хорды. Наибольший прирост значения аэродинамического качества при фиксированном угле атаки профиля крыла для конфигураций, подавляющих бафтинг, получается при выдуве из сопла расположенного на 60% хорды с интенсивностью Cµ=0.0073 (наибольшей из рассмотренных). Наибольший выигрыш по качеству при фиксированном угле атаки для конфигурации, которая на всех рассмотренных режимах и интенсивностях выдува подавляет бафтинг, соответствует выдуву из сопла на 45% хорды. В результате численного исследования обтекания трехмерной компоновки крыло-фюзеляж установлено, что отрывное обтекание является локальным по размаху, т.е. обычно отрывная область занимает 20-40% крыла по размаху. Это ведет к тому, что амплитуда колебаний коэффициента подъемной силы и других величин не столь велика, как в двумерном случае. Анализ трансзвукового бафтинга на компоновке крыло-фюзеляж показал, что в разных сечениях колебания происходят совершенно по-разному, в том числе они могут быть, например, в противофазе. Это связано с тем, что на стреловидном крыле колебания происходят не только и даже не столько вдоль хорды профиля, сколько вдоль размаха. Показано, что на компоновке крыло-фюзеляж тангенциальный выдув приводит только к локальному по размаху крыла подавлению отрыва, и может приводить к тому, что он передвигается в другие сечения по размаху, а бафтинг не устраняется. Другим недостатком является то, что в разных сечениях стреловидного крыла положения по хорде скачка уплотнения на отрывном режиме обтекания существенно различаются. Это осложняет выбор прямолинейной по размаху конфигурации щелевого сопла для выдува тангенциальной струи, которая будет эффективно воздействовать на пограничноый слой во всех сечениях. Наилучший эффект для трехмерной компоновки даёт расположение щелевого сопла для выдува тангенциальной струи вблизи линии скачка на “чистом” крыле. Необходимо также продлевать щелевое сопло на 10-15% (от размера щелевого сопла по размаху) вдоль размаха в область, где нет отрыва, чтобы избежать появления там колебаний.