Interaction of heavy aircraft wakes

• Autorzy: Bugała P. , Dziubiński A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1229485

Warianty tytułu

PL

Wzajemne oddziaływanie wirów zaskrzydłowych dużych samolotów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the next few years the problem of heavy aircraft wakes may increase on the account of continuous air transport growth. However, it can be noticed that even today the number of accidents resulting from an interaction with wakes is increasing. That is the reason why methods of wake vortex description should be searched for. The aim of this study is to analyze interaction of example aircraft wakes. In this paper the characteristics of vortex wake behind three-dimensional wing arc presented. It shows how a separation between aircraft affects the decay of vortex. Two- and three-dimensional calculations were performed using commercial RANS code. The following cases have been taken into consideration: flow past a full commercial aircraft, three-dimensional flow over the simplified wing and a two-dimensional analysis of vortex decay caused by the landing aircraft, including the separation effect. For all these cases a CFD simulation of the aircraft wakes was conducted. One of the main outcome of this work is a confirmation that the interaction between wakes consists of spreading out and lifting wakes. The achieved results show that the two-dimensional simulation is a sufficient tool for a preliminary analysis of wake vortices. Conclusions from this analysis can be used by the managements of busy international airports to enhance safety.

PL

W ciągu kilku kolejnych lat, problem wirów powstających za ciężkimi samolotami, może wzrastać z powodu rozwoju ruchu lotniczego. Jednak już dziś można zauważyć rosnącą liczbę wypadków spowodowanych interferencją z wirami. To jest powód, dla którego metody opisu wirów powinny stać się przedmiotem badań. Celem niniejszej pracy jest analiza interferencji wirów powstających za wybranym samolotem pasażerskim. W artykule zaprezentowano charakterystykę zaburzenia powstającego za trójwymiarowym skrzydłem. Niniejsza praca ukazuje wpływ separacji między samolotami na rozpad wirów. Dwu- i trójwymiarowe obliczenia zostały wykonane przy użyciu komercyjnego kodu RANS. Następujące przypadki zostały wzięte pod uwagę: przepływ za pełno wy miarowym samolotem komercyjnym, trójwymiarowa analiza wirów za uproszczonym skrzydłem oraz dwuwymiarowa symulacja rozpadu wirów za lądującymi samolotami z uwzględnieniem separacji. Dla wszystkich tych przypadków zostały przeprowadzone analizy CFD. Jednym z najistotniejszych rezultatów pracy jest potwierdzenie, że interakcja pomiędzy zaburzeniami polega na rozchodzeniu i unoszeniu się wirów. Uzyskane wyniki pokazują, że obliczenia dwuwymiarowe są wystarczające do wstępnej analizy wirów. Wnioski tych analiz mogą być wykorzystane przez zarządy zatłoczonych, międzynarodowych lotnisk do utrzymania odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa.

Słowa kluczowe

EN

CFD; vortex decay; vortex interaction

PL

CFD; rozpad wirów; oddziaływanie wirów

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4 (245)
• Strony: 309--320
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Bugała P.

• Center of New Technologies, Institute of Aviation, Al. Krakowska 110/114,02-256 Warsaw, Poland

autor

Dziubiński A.

• Center of New Technologies, Institute of Aviation, Al. Krakowska 110/114,02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Piercy, N. A. V., 1923, "On the vortex pair quickly formed by some aerofoils", J. Royal Aeronautical Society, 154(27), pp. 488-500.
• [2] Andrews, W. H., Robinson, G. H. and Larson R. R., 1971, "Aircraft response to the trailing vortices generated by large jet transports", NASA Aircraft Safety and Operating Problems, NASA SP-270, pp. 115-126.
• [3] Condit, P. M. and Tracy P. W., 1971, Results of the Boeing Company wake turbulence test program. Aircraft Wake Turbulence and lis Detection, New York, pp. 473-508.
• [4] Proctor, F. H., 2009, "Interaction of Aircraft Wakes from Laterally Spaced Aircraft", NASA Langlcy Research Centre, Hampton, Virginia.
• [5] Smith, H. J., 1975, "A flight test investigation of the rolling moment induced on a T37-B airplane in the wake of a B-747 airplane", NASA TM-X-56031, NASA Flight Research Centre Edwards.
• [6] Fischcnbcrg, D., 2002, "Full-scale Wake Vortex Encounter Flight Tests", German Aerospace Congress 2002, Stuttgart.
• [7] Vicroy, D. D., Brandon, J. and Greene G., 1997, "Characterizing the Hazard of Wake Vortex Encounter", AIAA Paper, No. 97-0055, Reno.
• [8] Vicroy, D. D. and Nguyen, T., 1996, "A simulation study to develop an acceptable wake encounter boundary for a 737- 100 Airplane", AIAA Paper, No. 96-3372, San Diego, CA.
• [9] Allen, B., 2008, "System Tackles Wake Vortex Spacing Issues-NASA Technology Will Reduce Flight Delays" from http://www.nasa.gov/ccntcrs/langley/ncws/factshccLs/AVOSS.html
• [10] Rooseleer, F. and Treve, V, 2015, "RECAT-EU European Wake Turbulence Categorisation and Separation Minima on Approach and Departure", EUROCONTROL Headquarters, Brussels.
• [11] Proctor, F. H., 2009, "Interaction of Aircraft Wakes from Laterally Spaced Aircraft", NASA Langley Research Centre, Hampton, Virginia.
• [12] Ginevsky, A. S. and Zhelannikov A. I., 2009, Vortex wakes of Aircrafts, Foundations of Engineering Mechanics, Berlin, Heidelberg.
• [13] Mioduska, P., 2016, „Wpływ turbulencji w śladzie aerodynamicznym na bezpieczeństwo lotu śmigłowca". Prace Instytutu Lotnictwa, 2(243), pp. 187-197.
• [14] Bugała, P., 2016, „Analiza numeryczna wpływu zaburzenia za samolotem pasażerskim na operacje śmigłowcowe", Prace Instytutu Lotnictwa, 3(244), pp. 239-248.
• [15] 2016, '777 Design Highlights – Characteristic”, from http://www.bocing.com/
• [16] Spalart, P. R. and Allmaras, S. R., 1992,”A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows”, AIAA Paper 92-0439, Reno.
• [17] FLUENT 6.1 User’'s Guide, 2003, Fluent Inc, New Hampshire.
• [18] Vassbcrg J. C., DcHaan M. A., Rivers S. M. and Wahls R. A., 2008, "Development of a Common Research Model for Applied CFD Validation Studies", AIAA Paper 2008-6919, Honolulu, HI.
• [19] Rivers, M., Dittbemer, A., 2010, "Experimental Investigation of the NASA Common Research Model (Invited)", 28th AIAA Applied Aerodynamics Conference, American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA 2010-4218, Chicago.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).