Устройство для исследования характеристик штопора самолёта

 

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и касается создания устройства для исследований штопора самолета с помощью его модели. Устройство для исследования характеристик штопора самолета установлено в аэродинамической трубе. Динамически подобная модель самолета установлена в потоке аэродинамической трубы на шарнире. Шарнир имеет три угловые степени свободы и обеспечивает свободное вращение модели вокруг неподвижного центра тяжести. Устройство состоит из стойки, подшипникового узла и державки с шарнирным узлом на конце. Устройство позволяет динамически подобной модели самолета осуществлять её свободное вращение с тремя угловыми степенями свободы вокруг неподвижного центра. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности экспериментальных исследований путем упрощения технологии проведения эксперимента, что в несколько раз повышает производительность труда при испытаниях модели, сокращает их продолжительность, снижает материальные и финансовые затраты и позволяет получать в значительно более короткие сроки результат испытаний с достоверностью не хуже традиционных методов исследования характеристик штопора самолета. 1 ил.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, а именно к исследованиям штопора самолета с помощью модели.

Основной областью применения предлагаемого изобретения может быть прогнозирование режимов сваливания и штопора, а также разработка рекомендаций по выводу из штопора на ранних этапах создания нового самолета, когда применение других способов невозможно или нежелательно из-за финансовых или материальных ограничений. В результате может быть достигнуто повышение безопасности полетов как военных, так и гражданских самолетов при одновременном снижении затрат на НИОКР.

Наиболее близким к заявленному являются исследования штопора самолета с помощью модели, основанные на испытаниях ее в вертикальной аэродинамической трубе. При этом модель практически никак не закреплена и находится в свободном полете в вертикальном воздушном потоке аэродинамической трубы. Для реализации таких исследований необходимы капитальные вложения в создание вертикальных труб, технология эксперимента является сложной, трудоемка процедура обработки экспериментальных материалов [см. 1, с.111, 2 с.132, 3, 4 с.32-33].

Известен также способ исследования штопора самолета с помощью модели, основанный на испытаниях ее в свободном полете в атмосфере, когда модель сбрасывается с какой-то высоты, на которую ее поднимают с помощью специального устройства. При этом предъявляются очень жесткие требования как к самой модели, так и к ее бортовому оборудованию, необходимы специальные средства для подъема модели на высоту, технология эксперимента еще более сложная, а воспроизводимость результатов незначительна [см. 1, с.85-86, 2, с.490-491, 5].

Цель изобретения - повышение эффективности экспериментальных исследований штопора самолета.

Для этого предлагается устройство, с помощью которого динамически подобная модель самолета располагается в потоке аэродинамической трубы и имеет возможность вращаться с тремя угловыми степенями свободы вокруг неподвижного центра тяжести. Благодаря этому становится возможным проведение экспериментальных исследований штопора не только в вертикальных, но и в обычных аэродинамических трубах малых скоростей с горизонтальным направлением потока в рабочей части.

На чертеже показана возможная схема предлагаемого устройства для проведения испытаний на штопор.

Устройство состоит из стойки 1, подшипникового узла 2 и державки 3 с шарнирным узлом 4 на конце. Динамически подобная модель 5 с органами управления 6 закрепляется на поддерживающем устройстве в потоке аэродинамической трубы 7. Подшипниковый узел 2 обеспечивает возможность свободного вращения державки 3 и модели 5 вокруг оси а-а, совпадающей с направлением потока аэродинамической трубы. Шарнирный узел 4 обеспечивает модель 5 еще двумя вращательными степенями свободы.

Устройство работает следующим образом. При наборе скорости потока под действием аэродинамических сил модель 5 начинает свободно вращаться и входит в штопор. Вмонтированные в поддерживающее устройство датчики позволяют регистрировать угловое положение модели 5 во время эксперимента.

Предлагаемое изобретение позволяет за счет упрощения технологии эксперимента в несколько раз повысить производительность труда при испытаниях, существенно сократить их продолжительность, снизить материальные и финансовые затраты и в значительно более короткие сроки получить результаты с достоверностью не хуже традиционных методов исследования штопора.

В конкретном случае с помощью модели спортивного самолета Су-26 была проведена экспериментальная проверка возможности применения указанного устройства для исследования режимов штопора и различных способов выхода из него. Полученные результаты в целом хорошо согласуются с результатами традиционных методов исследования штопора.

Источники информации

1. А.К.Мартынов. Прикладная аэродинамика. М.: Машиностроение. 1972.

2. Р.Пэнкхёрст, Д.Холдер. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Перевод с английского под ред. С.Г.Попова. М.: Издательство иностранной литературы. 1955.

3. Е.А.Покровский, А.И.Никитюк, Я.И.Тетерюков, М.М.Михайлов, В.Д.Вороничев. Методы исследования штопора в вертикальной аэродинамической трубе Т-105. Труды ЦАГИ. 1951.

4. Основные данные аэродинамических труб и газодинамических установок США. БНИ ЦАГИ, 1968.

5. Xu Guangning, Kuang Tianjin, Zhang Shouyan, Tang Tao. The Outline of Research on Aircraft Model Free Flight Stall/Spin Tests in CARDC. Proceedings of the Second Sino-Russian Symposium on Aerodynamics. Beijing. Chinese Aeronautics and Astronautics Establishment. 1992.

Формула изобретения

Устройство для исследования характеристик штопора самолета в аэродинамической трубе с помощью динамически подобной модели, отличающееся тем, что модель установлена в потоке аэродинамической трубы на шарнире, имеющем три угловых степени свободы и обеспечивающем свободное вращение модели вокруг неподвижного центра тяжести, причем устройство состоит из стойки, подшипникового узла и державки с шарнирным узлом на конце.

РИСУНКИ

Рисунок 1