Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано при испытаниях в аэродинамических трубах (АДТ) при гиперзвуковых скоростях.
Известна модель летательного аппарата (ЛА) с воздушно-реактивным двигателем (ВРД), выполненная с проточными каналами, входная часть которых до горла воздухозаборника включительно моделирует контуры ЛА. За горлом воздухозаборника проток не моделируется, а выполняется в виде расширяющегося канала, в конце которого устанавливается расходомерное сопло с вкладышем (принято за прототип). (В.Г.Блищ. О внешних и внутренних аэродинамических силах и моментах летательных аппаратов ВРД и их моделей при ненулевых углах атаки и скольжения. Труды ЦАГИ - 1987 г., выпуск 2328, рис.8, 9, 10 на 13-16).
При измерении внешнего сопротивления аэродинамической модели летательного аппарата с воздушно-реактивным двигателем с помощью аэродинамических весов (АВ) измеряют суммарную величину ХΣ внешнего Хвнеш и внутреннего Хвн сопротивлений модели. При этом Хвн определяют на основе теоремы Эйлера о количестве движения замкнутого объема газа для чего одновременно с измерениями суммарных сопротивлений Х∑ проводят измерения необходимых давлений и температур.
При гиперзвуковых скоростях потока в АДТ внутреннее сопротивление аэродинамической модели существенно возрастает и становится соизмеримым с суммарным сопротивлением. [Материалы Х школы семинара "Аэродинамика летательных аппаратов", 1999 г., стр.11-12 (Приложение 1)].
В результате искомая в эксперименте величина внешнего сопротивления Хвнеш определяется как малая разность двух больших величин: суммарного сопротивления X∑, замеряемого на АВ, и внутреннего сопротивления Хвн, определяемого по результатам измерений давлений и температур, что принципиально является источником больших погрешностей. Так, при испытаниях модели ЛА с ВРД при числе М=7 получено, что Хвнеш составляет только 1/5 часть от X∑. При высокой точности измерений Х∑ и Хвн, характеризуемой величиной доверительных интервалов в ±2%, доверительный интервал Хвнеш в силу закона накопления погрешностей будет равен ±3%, отнесенный к величине X∑. Характеристикой точности определения Хвнеш является доверительный интервал, отнесенный к самой величине Хвнеш, т.е.±15%. При числах М>7 погрешности определения величины Хвнеш будут еще большими. При таких уровнях точности существенные усовершенствования компоновки ЛА, приводящие к уменьшению внешнего сопротивления на величину порядка 10-15% не могут быть подтверждены результатами испытаний модели ЛА в АДТ.
Задачей изобретения является повышение точности измерения внешнего сопротивления аэродинамической модели летательного аппарата с воздушно-реактивным двигателем при гиперзвуковых скоростях.
Техническим результатом является уменьшение внутреннего сопротивления аэродинамической модели гиперзвукового ЛА с получением соотношения величин Хвнеш и Х∑ и уровня точности, характерных для умеренных сверхзвуковых скоростей потока в АДТ.
Указанный технический результат достигается тем, что в аэродинамической модели летательного аппарата с воздушно-реактивным двигателем, содержащей державку, обтекатель державки, расходомерное сопло, расположенное в выходном участке проточного канала, расходомерное сопло содержит дроссель, выполненный, например, в виде цилиндра с присоединенной к нему половиной эллипсоида вращения, и закрепленный на узле механизма изменения углов атаки и скольжения, не связанном с аэродинамическими весами, например, на обтекателе державки, на которой модель установлена на аэродинамических весах.
На фиг.1 представлена модель ЛА с расходомерным соплом в соответствии с прототипом (3 - вкладыш).
На фиг.2 представлена модель ЛА с расходомерным соплом согласно изобретению.
На фиг.3 представлена конструктивная схема устройства расходомерного сопла согласно изобретению.
Модель ЛА 1 (фиг.3) содержит державку 2 и ее обтекатель 3, дроссель 4 расходомерного сопла, выполненный в виде цилиндра с присоединенным к нему половиной эллипсоида вращения, хвостовик 5 дросселя и кронштейн 6, с помощью которого дроссель закреплен на обтекателе державки. На дросселе закреплены насадки полного 7 и статического 8 давлений с приемными отверстиями в вертикальной плоскости I-I перед дросселем, приемник температуры торможения 9 и приемники 10 статического давления на выходе из расходомерного сопла. Насадки 7, 8 и приемники 10 соединены с соответствующими измерительными приборами с помощью дренажных трубок 11.
В предлагаемом изобретении дроссель 4 расходомерного сопла закреплен на обтекателе 3 державки 2, связанном с узлом 12 механизма изменения углов атаки и скольжения и не связанном с аэродинамическими весами. Это уменьшает силу внутреннего сопротивления Хвн и суммарную силу Х∑, воспринимаемую АВ, и, следовательно, искомая в эксперименте величина внешнего сопротивления Хвнеш уже не является малой разностью двух больших величин, в отличие от модели-прототипа. В результате повышается точность измерений этого сопротивления до уровня, характерного для умеренных сверхзвуковых скоростей.
Поскольку внутреннее сопротивление Хвн определяется по параметрам потока в плоскости I-I перед дросселем, то возникающая сила трения Хтр на внутренней цилиндрической поверхности протока Sц между плоскостью I-I и плоскостью II-II выходного сечения расходомерного сопла не входит в величину силы Хвн, в то же время она воспринимается АВ. Величина Хтр невелика и она определяется расчетным методом и так же, как сила Хвн, вычитается из силы X∑.
Аэродинамическаямодельлетательногоаппаратасвоздушно-реактивнымдвигателем,содержащаядержавку,обтекательдержавки,расходомерноесопло,расположенноеввыходномучасткепроточногоканала,отличающаясятем,чторасходомерноесоплосодержитдроссель,выполненныйвформецилиндрасприсоединеннойкнемуполовинойэллипсоидавращенияизакрепленныйнаузлемеханизмаизмененияугловатакиискольжения,несвязанномсаэродинамическимивесами,наобтекателедержавки,накотороймодельустановленанааэродинамическихвесах,надросселезакрепленынасадкиполногоистатическогодавленийсприемнымиотверстиямиввертикальнойплоскостипереддросселем,приемниктемпературыторможенияиприемникистатическогодавлениянавыходеизрасходомерногосопла,приэтомнасадкиполногоистатическогодавленийиприемникистатическогодавлениясоединеныссоответствующимиизмерительнымиприборамидренажнымитрубками.