Для дальнейшего исследования эффективности ВПК с целью проведения натурного летного эксперимента был переоборудован самодельный легкомоторный самолет, представляющий собой модифицированный CH 701. Исходное крыло полностью выполнено по чертежам CH701 но каждая консоль длиннее на 500мм чем у оригинального самолета.
Переоборудование консолей включало в себя следующие мероприятия:
1) демонтаж предкрылка и носка до лонжерона.
2) изготовление нового носка с экспериментальным профилем и сборка его с остальным крылом.
3) установка аэродинамических гребней в корневой части крыла в месте характерного для данного типа излома носка профиля крыла у кабины с целью уменьшения сопротивления интерференции.
4) установка экспериментальных законцовок крыла, с целью уменьшения мощности концевых вихрей, увеличения эффективного размаха, а также стабилизации обтекания законцовки на больших углах атаки.
После проведения переоборудования самолет был облетан. Со слов пилота скорость в крейсерском режиме увеличилась на 25-30 км/ч, при тех же оборотах двигателя. Самолет оказался устойчив и управляем на всех опробованных режимах. Характер поведения на посадке по сравнению с исходным крылом изменился незначительно. Полеты с целью определения максимальной и минимальной скорости не проводились. Дальнейшее переоборудование самолета включало в себя:
1) установку ВПК на внешнем полуразмахе консолей крыла,
2) установку обтекателей (зализов) в районе крепления стабилизатора к фюзеляжу.
Самолет был повторно облетан. Положение триммера РВ, а также скорости и соответствующие им режимы работы двигателя не изменились.
Были выполнены полеты с целью определения минимальной скорости, при полностью взятой на себя ручке управления приборная скорость составила 60-65 км/ч, при этом пилот отметил недостаточную эффективность руля высоты на малой скорости.
Дальнейшая модернизация самолета включала в себя меры, направленные на увеличение эффективности руля высоты:
1) установку вихрегенераторов на нижней поверхности руля высоты
2) установку законцовок стабилизатора в виде концевых шайб
Дальнейшие полеты показали:
Минимальная скорость в режиме парашютирования составила 40 км/ч, при вертикальной снижения 3-3,5м/с. При попытке достижения минимальной скорости в горизонтальном полете без отклонения флапперонов пилотирование затруднял экстремально большой угол тангажа. При попытке выполнения штопора самолет переходил в нисходящую спираль без тенденции к авторотации.
Максимальная скорость в горизонтальном полете составила 180 км/ч на взлетном режиме.
Разбег на взлете и пробег при посадке составил не более 150 м, но в отличие от исходного варианта крыла с предкрылком, на посадке появился ярко выраженный участок выдерживания перед приземлением. Скорость захода в обоих случаях составляла 100-105 км/ч. При выполнении посадки без отклонения флапперонов в посадочное положение скорость приземления по оценкам пилота не изменялась, но при этом угол тангажа в момент приземления был больше и вызывал опасения касания полосы хвостовой частью фюзеляжа. Самолет с отклоненными в посадочное положение флапперонами легко отрывается на разбеге на скорости примерно 50 км/ч, быстро набирает скорость на участке выдерживания, при взлете без отклонения флапперонов скорость отрыва примерно 60 км/ч.
В дальнейшем, с целью визуализации пограничного слоя при применении ВПК, на правую консоль крыла были наклеены шелковинки контрастного цвета, а в корне консоли на стойке была установлена видеокамера. Перед передней поверхностью правой консоли был установлен указатель угла атаки флюгерного типа, который находился в кадре видеокамеры. Предел отклонения флюгера конструктивно составил 45 градусов.
После выполнения полетов с включенной видеокамерой при просмотре полученных материалов было определено, что на участке крыла, где установлены ВПК безотрывное обтекание сохраняется практически до упора указателя угла атаки 42-45 градусов. На участке крыла не оснащенном ВПК безотрывное обтекание сохраняется до угла атаки не более 25-30 градусов. Кроме того был отмечен следующий эффект: при полете на малых углах атаки, на участке крыла, оснащенном ВПК, шелковинки плотно прилегали к поверхности крыла вплоть до самой задней кромки, в то время как на участке, не оснащенном ВПК, шелковинки плотно прилегали только на участке профиля перед точкой максимальной толщины, после максимальной толщины они колебались, при этом амплитуда колебаний увеличивалась по мере приближения к задней кромке крыла и составила примерно 15-20 мм у самой кромки.
В дальнейшем самолет был вновь доработан, в частности, ВПК были установлены по всему размаху крыла. Самолет был успешно облетан, но полеты на критические режимы пока не выполнялись по причине окончания летного сезона.
Кроме того, во всех случаях полетов с установленными ВПК пилот субъективно оценивал поведение доработанного самолета в воздухе как «вязкое», что может быть связано с более полным присоединением масс воздуха к верхней поверхности крыла, вызванным сформировавшейся над крылом вихревой структурой.
Надо также отметить, что критический угол атаки, измеренный в летном эксперименте может несколько отличаться от реального большую сторону из-за влияния на положение флюгера восходящего потока перед крылом.
Для целей дальнейшего исследования эффективности ВПК и получения объективных оценок были изготовлены три отсека крыла с хордой 0,4 м для продувки в аэродинамической трубе с экспериментальным профилем, примененным на самолете. Один отсек чистого профиля, второй отсек того же профиля с применением обычных вихрегенераторов на верхней поверхности крыла, третий отсек того же профиля с применением ВПК аналогичным примененным на самолете, при этом вихрегенераторы был выполнены в масштабе профиля и высота малых вихрегенераторов составила 1,6-1,7 мм. Продувки проводились в аэродинамической трубе Т- 1 Московского Авиационного Института. Были получены следующие результаты:
критический угол атаки по Су для чистого профиля — 26 градусов, для вихрегенераторов, установленных на передней кромке — 29 градусов и для вихрегенераторов, установленных на участке разгона потока (12% хорды) — 30 градусов.
Итоги экспериментов следующие:
1. ВПК затягивают срыв так же как и обычные ВГ на верхней поверхности, а процент приращения Cy max в основном зависит от подбора плотности установки и профиля крыла.
Срыв на крыле с ВПК становится мягче.
Не добавляется или незначительно добавляется лобовое сопротивление на малых углах атаки, самолет легко разгоняется в пологом снижении без изменения режима работы двигателя.
ВПК не меняют моментную характеристику профиля в летном диапазоне углов атаки.
5. Эффективность ВПК растет с увеличением размерности крыла, вихрегенераторов и скорости потока, то есть числа Re.
Вывод на сегодняшний день такой - технология ВПК явно многообещающая, но находящаяся в самом начале развития и требующая весьма немалых затрат времени на полноценное изучение. Ее очевидная зависимость к размерности делает ее мало интересной для беспилотной авиации. Вместе с тем, для машин размерности СЛА, а также для мелких региональных транспортников она пригодна к применению уже сегодня, хотя надо четко понимать, что установка только ВПК с усредненной геометрией не даст и половины всех возможных преимуществ, а доработка каждого образца или типа - отдельный серьезный проект.