Учебный прибор по аэродинамике

 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет повысить надежность демонстрации при исследовании статической устойчивости и управляемости модели летательного аппарата в зависимости от положения ее центра масс. Прибор содержит цилиндрическую аэродинамическую трубу 1 с окном 2, которая выполнена из прозрачного материала и состоит из двух панелей - верхней 3 и нижней 4, модель 5 летательного аппарата, установленную в азродинам1гческой трубе на державках, средство регистрации изменения угла атаки модели, состоящее из стрелочного указателя переменной длины и угловой шкалы, и средство для изменения центра масс модели, состоящее из резьбового стержня 14, закрепленного внутри модели по ее оси симметрии, и балансировочного груза 15, перемещающегося по стержню 14 посредством вращения резьбового стержня 14 маховиком 16 и скольжения выступа 17, вьтолненного на балансировочном грузе, в направляющей 18, выполненной в корпусе модели. Модель 5 летательного аппарата представляет а (С (Л

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Г 09 В 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/бЛ

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4211761/40-12 (22) 30.12.86 (46) 23.10.88, Бюл. № 39 (72) Д,С.Уланов (53) 629.7.018.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 324536, кл. С 01 М 9/00, 1966. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО АЭРОДИНАМИКЕ (57) Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет EIoBbI сить надежность демонстрации при исследовании статической устойчивости и управляемости модели летательного аппарата в зависимости от положения ее центра масс. Прибор содержит цилиндрическую аэродинамическую трубу

1 с окном 2, которая выполнена иэ

„„SU,,» 14 2588 А1 прозрачного материала и состоит иэ двух панелей — верхней 3 и нижней 4, модель 5 летательного аппарата, уста новленную в аэродинамической трубе на державках, средство регистрации изменения угла атаки модели, состоящее из стрелочного указателя перемен ной длины и угловой шкалы, и средс-.— во для изменения центра масс модели, состоящее из резьбового стержня 14, закрепленного внутри модели по ее оси симметрии, и балансировочного груза 15, перемещающегося по стержню

14 посредством вращения резьбового стержня 14 маховиком 16 и скольжения выступа 17, выполненного на балансировочном грузе, в направляющей 18, выполненной в корпусе модели. Модель 5 летательного аппарата представляет

1432588 собой полый цилиндр с коническим обтекателем 12 и аэродинамическими рулями 13. B комплект прибора входит стержень для воздействия на модель в процессе проведения опытов. В процессе демонстрации изучаются два случая статической устойчивости модели: демонстрация влияния изменения положения центра масс на продольную статическую устойчивость модели (аэродинамические рули не отклонены) и демонстрация влияния положения центра масс на управляемость модели летательного аппарата (аэродинамические рули отклонены на некоторый угол). При обдуИзобретение относится к области демонстрационных приборов и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении курса аэро5 динамики летательных аппаратов, Цель изобретения — расширение диапазона решаемых задач при исследовании статической устойчивости модели летательного аппарата в зависимости от положения ее центра масс.

На фиг.1 представлен учебный npul бор по эародинамике, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3модель летательного аппарата, общий вид, на фиг.4 — схемы различных степеней статической устойчивости модели.

Прибор содержит цилиндрическую аэродинамическую трубу 1 с окном 2, которая выполнена из прозрвчного материала и состоит иэ двух панелей— верхней 3 и нижней 4, модель 5 летательного аппарата, установленную в аэродинамической трубе 1 на державках 5

6, средство регистрации изменения угла атаки модели и средство для изменения центра масс модели.

Аэродинамическая труба 1 закреплена на ложементах 7 и 8, в передней ее части установлен нагнетающий вентилятор 9, на выходе — отводящий вентилятор 10, а непосредственно на торцах — детурбулиэирующие сетки 11.

Модель 5 летательного аппарата представляет собой полый цилиндр, го- >5 вании модели потоком воздуха кратковременным механическим воздействием стержнем через окно 2 на модель 5 выводят последнюю из положения равновесия, о чем судят по отклонению стрелочного указателя. Задавая различные углы отклонения аэродинамических рулей 13 и меняя положение центра масс модели, перемещая балансировочный груз 15 по оси модели путем вращения стержня 14 маховиком 16, а также переставляя державки вдоль оси модели, исследуют различные случаи статической устойчивости и управляемости модели. 4 ил. ловная часть которого закрыта коническим обтекателем 12, а в хяостояой части установлены аэродинамические рули 13, и снабжена средством для изменения ее центра масс, состоящим из резьбового стержня 14, закрепленного внутри модели по ее оси симметрии, и балансировочного груза 15, перемещающегося по стержню 14 посредством вращения реэьбового стержня 14 маховиком 16 и скольжения выступа 17, выполненного на балансировочном грузе, в направляющей 18, выполненной в корпусе модели 5. На наружной поверхности модели на диаметрально противоположных образующих выполнены гнезда 19 для опирания подпружиненных упоров 20 державок 6.

Средство регистрации изменения угла атаки модели состоит из стрелочноного указателя 21 переменной длины, закрепленного в хвостовой части модели, и угловой шкалы 22, закрепленной на корпусе аэродинамической трубы.

В комплект прибора входит стержень для воздействия на модель в процессе проведения опытов.

Прибор работает следующим образом.

В процессе демонстрации изучаются два случая статической устойчивости модели, Первый случай — демонстрация влияния изменения положения центра масс на продольную статическую устойчивость модели (аэродинамические ру143259Ц ли не отклонены), При этом опыт проводят в три этапа.

Первый этап — демонстрация статической устойчивости (центр масс модели находится впереди центра давле5 ния, упоры 20 державок 6 установлены в гнезда 23). Включив вентиляторы 9 и 10, наблюдают за поведением модели в набегающем потоке воздуха, при этом 10 модель остается в горизонтальном по.пожении, Кратковременным механическим воздействием стержнем через окно

2 на модель 5 выводят последнюю из положения равновесия, о чем судят по отклонению стрелочного указателя 21.

После прекращения действия возмущающего импульса модель возвращается в первоначальное горизонтальное положение, при этом стрелочный указатель

21 устанавливается на нулевой отметке шкалы 22. Восстановление статической устойчивости в этом случае обеспечивает аэродинамический момент от равнодействующей сил давления

25 (фиг. 4 а) .

Второй этап — демонстрация статической нейтральности (центр масс совпадает с центром давления, упоры державок установлены в гнезда 24). Опыт

30 проводят так же, как в предыдущем случае. После прекращения действия возмущающего импульса модель либо совершает колебательные движения относительно центра масс (динамическая 35 неустойчивость), либо устанавливается под некоторым углом атаки к набегающему потоку (статическая неустойчивость). В данном случае равнодействующая сил давления не создает враща- 40 тельного стабилизирующего момента (фиг.4 б) °

Третий этап — демонстрация статической неустойчивости (центр масс находится позади давления, упоры дер- 45 жавок установлены в гнезда 25). Опыт проводят так же, как в предыдущих случаях. При минимальном возмущающем импульсе равнодействующая сил давления создает аэродинамический момент, 50 стремящийся увеличить угол атаки и опрокинуть модель (фиг.4 в).

Второй случай — демонстрация влияния положения центра масс на управляемость модели летательного аппарата 55 (аэродинамические рули отклонены на некоторый угол). Опыт проводят в два этапа.

Первый этап — демонстрация управляемости моделью при минимальной статической устойчивости (центр масс модели находится впереди це»тра давления, упоры державок установлены в гнезда 26, аэродинамические рули установлены под углом 45 к набегающему потоку). Под действием набегающего потока воздуха модель из положения с нулевым углом атаки устанавливается в положение с углом атаки, не равным нулю.

Второй этап — демо»страция управляемости моделью при максимальной статической устойчивости (це»тра масс модели находится впереди центра давления на наибольшем удале»ии, упоры державок уста»овле»ы в гнезд» 2 !, азродичамическ»е рули уста»овле»ы о под углом 45 к набегающему потоку) .

Под действием набегающего потока воздуха модель из положе»ия с »улевым углом атаки устанавливается в положение с углом атаки, »е равным нулю, но меньшим, чем угол атаки в предыдушем опыте, что свидетелT cTpóåт о худшей управляемости моделью.

Задавая различные углы отклонения аэродинамических рулей 13. и меняя положение центра масс модели путем вращения стержня 14 маховиком 16, а также переставляя держалки 6 вдоль оси модели, исследуют разлил»ые случаи статической устой швост» и управляемости модели.

Применение предлагаемого прибора позволит расширить демонстрационные возможности, »априм:ер, в учебном процессе при изучении влия»ия положения центра масс на аэродинамическую устойчивость и управляемость летательного аппарата.

Формула и з о б р е т е н и я

Учебный прибор по аэродинамике, содержащий аэродинами ге скую трубу с окном, модель летательного аппарата обтекаемой формы, уста»о»ленную в аэродинамической трубе »а державках, и средство регистрации изменения угла атаки модели, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем исследования статической устойчивости модели в зависимости от положения центра масс, модель летательного ап1432588

А-А

Фиг. Г парата снабжена средством для изменения ее центра масс, состоящим из реэьбового стержня, закрепленного внутри модели по ее оси симметрии и балансировочного груза, перемещающегося по стержню, на наружной поверхности модели, на диаметрально противоположных образунуих выполнены гнезда для опирания державок, а средство регистрации изменения угла атаки модели состоит из стрелочного указателя переменной длины, закрепленного в хвостовой части модели, и угловой шкалы, закрепленной на корпусе аэродинамической трубы, при этом модель летательного аппарата снабжена аэродинамическими рулями, установленными в ее хвостовой части.

1432588

Составитель П,Сердечнов

Текр д Л.O» b Корректор Г.Решетник

Редактор В.Петраш

Тираж 459 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5448/45

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4