Способ проведения аэродинамического эксперимента

 

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике. Целью изобретения является повышение достоверности и точности определения аэродинамических характеристик модели летательного аппарата с входным воздухозаборником, внутренним проточным каналом, дросселирующим соплом в конце канала и с кормовой частью, не имеющей прямого донного среза, за счет исключения влияния державки на обтекание кормовой части модели и на работу сопла имитируемого реактивного двигателя. Способ включает закрепление модели 1 в рабочей части трубы, создание в рабочей части установивщегося потока с заданными параметрами, измерение аэродинамических нагрузок на модель 1 и параметров струи 12, вытекающей из проточного канала 3, а также измерение аэродинамических нагрузок на кормовую часть 5 модели 1. Дополнительно проводят испытания закрепленной на боковой державке 6 модели 1, у которой кормовая часть 5 прикреплена к основной через внутримодельные тензовесы 9, при работающем воздухозаборнике 2 и с закрытым заглушкой 10 воздухозаборником 2, но при имитации работы реактивного двигателя подачей сжатого газа к соплу 4 через канал 11 в боковой державке 6 при равенстве давлений в выходном сечении сопла 4 в этих двух испытаниях, и определяют при этом разность нагрузок, действующих на кормовую часть 5 модели 1, которую вычитывают из нагрузки на модель 1, определенной экстраполированием. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано для определения аэродинамических характеристик модели летательного аппарата, выполненной с входным воздухозаборником, внутренним проточным каналом, дросселирующим соплом в конце канала и с кормовой частью без прямого донного среза, укрепленной в рабочей части трубы на державке, при имитации работы реактивного двигателя натурного аппарата.

Известен способ проведения аэродинамического эксперимента в аэродинамической трубе по определению аэродинамических характеристик моделей летательных аппаратов, имеющих входной воздухозаборник и внутренний проточный канал с выходным дросселирующим соплом и имитацией истечения струи реактивного двигателя, который включает закрепление модели в рабочей части трубы, создание в трубе потока с заданными параметрами, измерение суммарных аэродинамических нагрузок на модель с работающим и заглушенным воздухозаборником и параметров струи газа на выходе из проточного канала, определение по этим параметрам струи сопротивления канала и исключение его из измеренных суммарных аэродинамических нагрузок на модель [1].

Однако данный способ не позволяет избежать влияние державки на структуру обтекания кормовой части модели при имитации струи реактивного двигателя и в итоге на аэродинамические характеристики модели.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению (прототип) является способ проведения аэродинамического эксперимента, включающий размещение модели летательного аппарата, выполненной с входным воздухозаборником, внутренним проточным каналом, выходным дросселирующим соплом и с кормовой частью без прямого донного среза, в рабочей части аэродинамической трубы, и ее закрепление попеременно на различного типа державках, включающих боковую и донные державки разового поперечного сечения, создание в рабочей части установившегося потока газа с заданными параметрами и измерение параметров струи и аэродинамических нагрузок на модель и ее кормовую часть при работе входного воздухозаборника, имитирующего его работу в натурных условиях, и при закрытом входном воздухозаборнике [2].

Однако и данный способ не позволяет определять влияние державки и имитируемой струи реактивного двигателя на обтекание кормовой части модели, не имеющей прямого донного среза, на обтекание которой они оказывают непосредственное влияние, что снижает достоверность и точность определямых аэродинамических характеристик.

Целью изобретения является повышение достоверности и точности определения аэродинамических характеристик модели за счет исключения влияния державки на обтекание ее кормовой части модели и на имитируемую струю реактивного двигателя.

Это достигается тем, что при имитации струи реактивного двигателя модель с закрытым заглушкой входным воздухозаборником и с тензометрируемой кормовой частью закрепляют на боковой державке и определяют разность нагрузок, действующих на кормовую часть при имитации струи реактивного двигателя подачей сжатого воздуха через канал в боковой державке и при создании таким же образом струи, давление которой в выходном сечении сопла равно давлению струи при работе открытого воздухозаборника со свободным проточным каналом.

Дополнительно целью изобретения является определение влияния державки на обтекание кормовой части модели.

Это достигается за счет того, что предварительно закрепляют модель на донной державке наименьшего поперечного сечения, затем ступенчато увеличивают поперечное сечение державки до поперечного размера модели, а нагрузки на модель при отсутствии влияния державки определяют путем экстраполирования измеренных нагрузок при различном поперечном сечении державки на его нулевое значение. Кроме того, поперечное сечение державки увеличивают путем закрепления на исходной донной державке имитаторов.

Способ поясняется фиг.1 и 2.

На фиг. 1 приведена испытываемая модель с тензометрируемой кормовой частью, закрепленная на боковой державке; на фиг.2 - идентичная ей модель, закрепленная на донной державке, поперечное исходное сечение которой изменяют путем наращивания имитаторов.

Модель 1, выполненную с входным воздухозаборником 2, внутренним проточным каналом 3, выходным дросселирующим соплом 4 и с кормовой частью 5 без прямого донного среза закрепляют попеременно в рабочей части аэродинамической трубы на различного типа державках 6 и 7, включающих боковую 6 и донные державки 7 разного поперечного сечения.

Проводят испытания модели 1 при закреплении ее на донной державке 7 минимально допустимого диаметра из условий обеспечения ее прочности и жесткости и при имитировании закрепления модели 1 на державках 7 различного большего диаметра до максимального, определяемого размерами поперечного сечения корпуса модели 1, например, путем наращивания имитаторов 8 на державку 7 минимального диаметра, а нагрузки на модель 1, которые уже не содержат влияния державки 7, определяют экстраполированием измеренных нагрузок на нулевой диаметр донной державки 7.

Дополнительно проводят испытания закрепленной на боковой державке 6 модели, у которой кормовая часть 5 размещена на основной через внутримодельные тензовесы 9, а в проточном канале 3 с закрытым заглушкой 10 воздухозаборником 2 установлено сопловое устройство с таким же по геометрии и расположению соплом, как и дросселирующее сопло 4 в конце открытого проточного канала 3, но с подачей в него сжатого газа через канал 11 в боковой державке 6, при этом подают сжатый газ при давлении, равном давлению струи 12 в выходном сечении сопла 4 в случае открытого воздухозаборника, и при давлении, необходимом для имитации струи реактивного двигателя. После этого искомые нагрузки на модель определяют вычитанием разности между нагрузками на ее кормовую часть 5, измеренными при первом и втором уровнях давления газа в сопловом устройстве 4, из нагрузок на модель 1, определенных экстраполированием.

В опытах, проводимых при закреплении модели на прямой донной державке минимально допустимого диаметра и при наращивании на нее имитаторов державки большего диаметра, измеряемые нагрузки на модель содержат соответствующие добавки, которые обусловлены различным влиянием державки и имитаторов на обтекание главным образом кормовой части модели, не имеющей в данном случае прямого донного среза. Кроме того, эти нагрузки содержат также добавки, вызванные различным влиянием вытекающей из внутримодельного проточного канала струи газа на обтекание кормы в присутствии донной державки (имитаторов) разного диаметра.

Измеренные нагрузки на модель, построенные по диаметру державки (имитаторов), вырисовывают характер изменения суммарного влияния державки и вытекающей из канала струи на обтекание кормы модели по мере уменьшения диаметра державки. Косвенные опытные данные показывают, что влияние державки проявляется в наибольшей степени, когда ее относительный диаметр (в сравнении, например, с диаметром донного среза модели) уменьшается от = 1 до ≈ 0,5. При 0,3 влияние державки проявляется слабо, а в ряде случаев практически уже исчезает. Это дает возможность получать достаточно достоверные данные о нагрузках на модель, свободных от влияния донной державки на обтекание модели путем экстраполяции измеренных нагрузок на нее на нулевой диаметр державки. Но полученные таким образом нагрузки на модель содержат добавки от влияния на обтекание ее кормовой части струи газа, вытекающей из открытого внутреннего проточного канала c₁= c + Δc_{стр.прот.кан}.

Перед экспериментатором стоит задача определения нагрузок на модель с исключенным влиянием донной державки при истечении струи, имитирующей струю реактивного двигателя, т. е. при наличии добавки, вызванной влиянием этой струи c_иском= c+Δc_{имит.стр} Принимают c= c_d=0, тогда для получения искомых нагрузок С_иском. необходимо из нагрузок С₁ исключить добавки С_{стр. прот.кан.} и заменить их добавками С_{имит.стр.} Поскольку струя, вытекающая из проточного канала, и струя, имитирующая натурную реактивную струю, оказывают влияние главным образом на обтекание кормовой части модели, то различие между добавками к нагрузкам на модель вследствие неодинакового влияния струй находят из измерений аэродинамических нагрузок на тензометрируемую кормовую часть в присутствии выдуваемой струи, которая повторяет струю, вытекающую из проточного канала С_корм.1 = С_корм. + ΔС_{стр.прот.кан.} В присутствии струи, имитирующей натурную реактивную струю, имеют С_корм.2 = С_корм. + ΔС_{имит.стр.} Различие в величинах добавок от влияния этих струй определяют из соотношения δ_Сстр. = С_корм.1 - С_корм.2 =ΔС_{стр.прот.кан}. - -ΔС_{имит.стр.} Исключая эту разность из нагрузок С₁ на модель, полученных экстраполяций, находят искомые нагрузки на модель c_иском= c₁-δc_стр= c+Δc_{имит.стр}.

Влияние на обтекание кормовой части модели боковой державки и заглушки на входе в воздухозаборник, одинаковое при выдуве струи с обоими уровнями давления и содержащееся в величинах С_корм.1 и С_корм.2, исключается при определении разности δ_Сстр. Изобретение обеспечивает достаточно точное определение опытным путем достоверных аэродинамических характеристик модели летательного аппарата с входным воздухозаборником, внутренним проточным каналом и с кормовой частью, не имеющей прямого донного среза, при обеспечении подобия течения на входе в воздухозаборник и при имитации истечения струи реактивного двигателя натурного аппарата.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА, включающий размещение модели летательного аппарата, выполненный с входным воздухозаборником, внутренним проточным каналом, выходным дросселирующим соплом и с кормовой частью без прямого донного среза, в рабочей части аэродинамической трубы и ее закрепление попеременно на различного типа державках, включающих боковую и донные державки разного поперечного сечения, создание в рабочей части установившегося потока газа с заданными параметрами и измерение параметров струи и аэродинамических нагрузок на модель и ее кормовую часть при работе входного воздухозаборника, имитирующего его работу в натурных условиях, и при закрытом входном воздухозаборнике, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и точности определения аэродинамических характеристик модели за счет исключения влияния державки на обтекание кормовой части модели при имитации струи реактивного двигателя, модель с закрытым заглушкой входным воздухозаборником и с тензометрируемой кормовой частью закрепляют на боковой державке и определяют разность нагрузок, действующих на кормовую часть при имитации струи реактивного двигателя подачей сжатого воздуха через канал в боковой державке и при создании таким же образом струи, давлению струи при работе открытого воздухозаборника со свободным каналом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью определения влияния державки на обтекание кормовой части модели, предварительно закрепляют модель на донной державке наименьшего поперечного сечения, затем ступенчато увеличивают поперечное сечение державки до поперечного размера модели, а нагрузки на модель при отсутствии влияния державки определяют путем экстраполирования измеренных нагрузок при различном поперечном сечении державки на его нулевое значение.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поперечное сечение державки увеличивают путем закрепления на исходной донной державке имитаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2