СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА НА ВЫХОДЕ ИЗ ПРОТОКОВ МОДЕЛЕЙ ЛА
DETERMINATION OF FLOW PARAMETERS AT OUTLET OF AIRCRAFT MODEL DUCTS

Предлагаемое изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к способу определения аэродинамических характеристик (АДХ) моделей летательных аппаратов (ЛА). Изобретение может быть использовано в аэродинамических трубах (АДТ) при определении параметров потока на выходе из протоков модели, имитирующих каналы силовой установки.
Измерения необходимы для определения относительных расходов воздуха и расчета поправок к результатам испытаний на донное и внутреннее сопротивления протоков модели.
Известен способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА, принятый за прототип (Блищ В.Г. О внешних и внутренних аэродинамических силах и моментах ЛА с ВРД при углах атаки и скольжения // Труды ЦАГИ. - 1978. Вып.2328), в котором геометрически подобную модель ЛА с протоками, имитирующими каналы силовой установки, устанавливают в рабочую часть аэродинамической трубы вместе с совокупностью приемников давления, применяемых для одновременного определения параметров течения в протоке модели, которую называют «гребенка». Гребенка для замеров полного и статического давления содержит от одного до трех приемников статического давления, которые вводятся в проток модели, и значительно большее количество приемников, замеряющих полное давление, которые измеряют полное давление на выходе из протока вблизи его среза.
Гребенку приемников статического и полного давления крепят непосредственно на хвостовую державку, с которой предварительно снимают обтекатель. Каждый приемник соединяют с соответствующим преобразователем давления (для этого, например, можно использовать датчик давления мембранного типа, преобразующий измеряемое давление в электрический сигнал) при помощи медной дренажной трубки диаметром 3 мм. В процессе испытаний измеренное давление передается к преобразователям давления, имеющим электрические выходы, присоединенные к измерительной аппаратуре. Далее сигнал преобразователей давления регистрируют, усиливают и обрабатывают при помощи измерительной аппаратуры. Поскольку преобразователи давления имеют значительные размеры, их устанавливают вне рабочей части трубы, при этом дренажные трубки в зависимости от размеров АДТ могут достигать длины от 1,5 до 5 м.
На фигуре 1 показаны приемники полного давления 1 и приемники статического давления 2 с присоединенными пневмотрассами 7, собранные в единую конструкцию - гребенку приемников давления. Приемники давления в гребенке, в данном случае, расположены крестообразно. Также показан способ крепления гребенки к державке модели при помощи хомута 6.
Приемники давления в «гребенке» распределяют по поперечному сечению таким образом, чтобы по их показаниям с достаточной точностью определить расчетом такие параметры, как относительный расход воздуха через проток и внутреннее сопротивление протока. Для изменения относительных расходов воздуха через проток модели применяется дросселирование (уменьшение площади сечения протока с помощью дроссельных шайб). При дросселировании протока некоторые из приемников могут оказаться в зоне затенения плоскостью дроссельной шайбы. В этом случае эти приемники замеряют неполное давление потока, а статическое, величина которого используется для расчета донного сопротивления.
К недостаткам такого способа измерения относятся:
1. Измерение давлений за протоками модели требует снятия обтекателя державки и установки приемников давления с толстым пучком дренажных трубок в количестве, равном сумме приемников полного и статического давления (до нескольких десятков единиц), которые передают давление к преобразователю. Это приводит к значительному искажению обтекания хвостовой части модели и к восприятию аэродинамическими весами сил и моментов, действующих на державку без обтекателя и дренажные трубки и не относящихся к модели, т.е. неправильному определению аэродинамических сил и моментов. Вследствие этого невозможно совмещение измерения давлений и весовых измерений - измерений действующих на модель аэродинамических сил и моментов при помощи аэродинамических весов. Поэтому выполнение программы эксперимента по определению поправок на донное и внутреннее сопротивление и программа определения аэродинамических сил и моментов при помощи аэродинамических весов выполняется отдельно, т.е. количество испытаний удваивается.
Как следствие - потеря времени из-за остановки АДТ после проведения измерений давлений на выходе из протоков модели для переподготовки модели для проведения весовых испытаний, включая демонтаж приемников давления и дренажных трубок. Кроме того, при этом способе измерений присутствуют трудности эксплуатационного характера: при подготовке модели к испытаниям длинные дренажные трубки часто перегибаются, ломаются в месте соединения с приемниками давления и требуют проверки на герметизацию при каждой установке модели в АДТ.
2. Из-за значительной длины пневмотрасс, связывающих приемники давления и преобразователи давления, происходит осреднение (демпфирование) измеряемого давления в трассе. Процесс осреднения зависит от знака давления (разрежение или подпор) и при нестационарном характере обтекания модели получаемые данные измерений не отражают динамику изменения давления по времени (эффект запаздывания).
Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка способа измерения параметров газового потока на выходе из протоков аэродинамической модели при помощи приемников давления и весовых измерений в одном эксперименте без проведения дополнительных монтажных работ, что сокращает время подготовки модели для проведения эксперимента, а также расширение области применения способа, например, для исследования характеристик нестационарных течений внутри и на выходе из протоков, имитирующих каналы силовой установки.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в способе измерения параметров потока на выходе из протоков моделей летательных аппаратов модель с протоками, имитирующими каналы силовой установки, устанавливают в аэродинамической трубе с гребенкой приемников полных и статических давлений, передают измеряемые давления к преобразователям давления, электрические выходы которых присоединяют к измерительной аппаратуре, причем приемники давлений подсоединяют встык к преобразователям давления, которые монтируют в одном корпусе с электронным коммутатором в хвостовой части модели, электрические выходы преобразователей подключают к электронному коммутатору, электрический сигнал от которого передают на измерительную аппаратуру по кабелю, расположенному внутри державки модели (не снимая обтекателя державки) и проводят измерения давлений в одном эксперименте с весовыми измерениями аэродинамических сил и моментов, действующих на модель.
Известное техническое решение и предлагаемое изобретение поясняются чертежами.
На фиг.1 в двух видах показана схема устройства, реализующего способ-прототип.
На фиг.2 приведена схема устройства, реализующего способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА.
На фигуре 2 показаны приемники полного давления 1 и приемники статического давления 2, присоединенные без использования пневмотрасс непосредственно к малогабаритным автономным преобразователям давления, смонтированным в крестообразном корпусе 3 гребенки. В основании 5 гребенки расположен электронный коммутатор, электрический сигнал от которого передают по кабелю 4, расположенному внутри державки модели, на измерительную аппаратуру. Также показано крестообразное расположение приемников давлений в гребенке и крестообразный профиль самого корпуса гребенки.
Способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА, имитирующих каналы силовой установки, реализуется следующим образом. Геометрически подобную модель с протоками, имитирующими каналы силовой установки, устанавливают на аэродинамические весы. Отдельно собирают гребенку приемников полного 1 и статического давлений 2 (см. фиг.2). В непосредственной близости от приемников давления 1, 2 располагают малогабаритные автономные преобразователи давления, смонтированные в корпусе гребенки 3. В качестве таких преобразователей давления может быть использован, например, блок миниатюрных датчиков давления «БИД-16». Электрические выходы преобразователей подключают к размещенному рядом с преобразователями в основании гребенки 5 электронному коммутатору, электрический сигнал от которого передают по кабелю 4, расположенному внутри державки модели, на измерительную аппаратуру. Модель с установленной гребенкой полных и статических приемников давления помещают в АДТ, и в одном эксперименте проводят измерения и давлений,и аэродинамических сил.
Способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА позволяет:
- уменьшить искажение обтекания хвостовой части фюзеляжа из-за отсутствия толстого пучка дренажных трубок;
- проводить замеры давления и вводить поправки на влияние протоков моделей на АДХ в процессе весового эксперимента, что в 2 раза уменьшает количество испытаний базовой программы;
- избежать потерь времени на переподготовку модели;
- определять нестационарные характеристики течений в протоках.