УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛИ В СВЕРХЗВУКОВОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ
APPARATUS FOR DETERMINING AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF MODELS IN SUPERSONIC WIND TUNNEL

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе, по которым определяются суммарные аэродинамические характеристики натурного изделия, движущегося со сверхзвуковой скоростью, и может быть использовано в авиационной и аэрокосмической промышленности.
Известно устройство для определения аэродинамических характеристик модели, содержащее модель тела вращения, закрепленную на тензовесах (внутримодельных тензометрических весах) посредством винта и установленную на державке в аэродинамической трубе (Н.Ф.Краснов и другие. Прикладная аэродинамика. Москва. Высшая школа. 1974 г., стр.23-97.
Существенным недостатком известного устройства является конструкция узла крепления модели к тензовесам, не обеспечивающего точность замера параметров моделей в сверхзвуковой аэродинамической трубе из-за мощного теплового потока, перетекающего с модели непосредственно на тензовесы. При числе Маха больше 5, температура торможения изменяется с 540° до 1500° при М, равном 10,5.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения сил и моментов, действующих на модель при испытаниях в сверхзвуковой аэродинамической трубе, содержащее модель со съемной головной частью, закрепленной на тензовесах путем посадки ее на коническую часть и зафиксированной гайкой, а тензовесы соединены с державкой, установленной в трубе, тензостанцию и пульт управления, расположенные в препараторской аэродинамической трубы (Н.Ф.Краснов и другие. Прикладная аэродинамика. Москва. Высшая школа. 1974 г., стр.277-282).
Недостатком известного устройства является то, что способ крепления модели, с использованием съемной головной части, закрепленной на тензовесах путем посадки ее на коническую поверхность тензовесов и зафиксированной гайкой, не позволяет обеспечить точность и надежность определения аэродинамических сил и моментов модели при больших сверхзвуковых скоростях потока в трубе из-за конструкции головной части модели, в которой в месте крепления тензовесов происходит мощная передача тепла от головной части на тензовесы, влияющая на точность и надежность измерения тензовесами параметров модели.
Кроме того, известное устройство с размещением весов в корпусе модели имеет погрешность в измерениях аэродинамических параметров из-за влияния теплового потока непосредственно от корпуса модели.
Технический результат предлагаемого изобретения - повышение точности и надежности измерения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе.
Указанный технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в устройстве для определения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе, содержащем модель со съемной головной частью, закрепленной на тензовесах путем посадки ее на коническую часть и зафиксированной гайкой, соединенной с державкой, установленной в трубе, тензостанцию и пульт управления, расположенный в препараторской трубы, корпус модели над тензовесами выполнен в форме стакана, снаружи которого установлена герметичная емкость, состоящая из двух цилиндров, контактирующих с корпусом модели и закрепленных шайбой с фиксатором на торце стакана с отверстиями подачи охлаждающей жидкости через штуцера с клапанами в емкость, в которой расположен внутренний цилиндр с отверстиями на боковой поверхности, а на внешнем цилиндре размещена носовая часть модели, и внутри стакана стопорами зафиксирован переходник с кольцевым выступом, взаимодействующий с упором, расположенным на тензовесах.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.
Устройство для определения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе содержит модель 1 со съемной головной частью 2, закрепленной на тензовесах 3 путем посадки ее на коническую часть 4 и зафиксированной гайкой 5, соединенных с державкой 6, установленной в трубе 7, тензостанцию 8 и пульт управления 9, расположенные в препараторской 10. Корпус 11 модели 1 над тензовесами 3 выполнен в форме стакана 12, снаружи которого установлена герметичная емкость 13, состоящая из двух цилиндров 14, 15, контактирующих с корпусом 11 модели 1, закрепленных шайбой 16 с фиксатором 17 на торце 18 стакана 12 с отверстиями 19 подачи охлаждающей жидкости 20 через штуцера 21 с клапанами 22 в емкость 13, в которой расположен внутренний цилиндр 14 с отверстиями 23 на боковой поверхности 24, а на внешнем цилиндре 15 размещена носовая часть 2 модели 1, и внутри стакана 12 стопорами 25 зафиксирован переходник 26 с кольцевым выступом 27, взаимодействующий с упором 28, расположенным на тензовесах 3.
Выполнение корпуса 11 модели 1 над тензовесами 3 в форме стакана 12, снаружи которого установлена герметичная емкость 13, состоящая из двух цилиндров 14, 15, контактирующих с корпусом 11 модели 1, закрепленных шайбой 16 с фиксатором 17 на торце 18 стакана 12 с отверстиями 19 подачи охлаждающей жидкости 20 через штуцера 21 с клапанами 22 в емкость 13, позволит значительно уменьшить влияние теплового потока с внешнего цилиндра 15 на работу тензовесов 3 из-за наличия охлаждающей жидкости 20 в емкости 13, что повышает точность и надежность получаемых результатов замеряемых аэродинамических параметров модели 1.
Выполнение герметичной емкости 13 из внутреннего цилиндра 14 и внешнего цилиндра 15, контактирующих с корпусом 11 модели 1, и закрепление их на торце 18 стакана 12 шайбой с фиксатором 17 упрощает конструкцию модели и снижает затраты при изготовлении модели 1.
Установка внутреннего цилиндра 14 внутри емкости 13 и выполнение на его боковой поверхности 24 отверстий 23 позволяет равномерно распределить охлаждающую жидкость 20 в емкости 13, что приводит к снижению теплового потока на тензовесы 3 с внешнего цилиндра 15, а следовательно, улучшает условия работы тензовесов и повышает точность замера аэродинамических характеристик модели 1.
Расположение на внешнем цилиндре 15 носовой части 2 модели 1 упрощает эксплуатацию модели 1 из-за установки штуцеров 21 с клапанами 22, обеспечивающих подачу охлаждающей жидкости 20 в емкость 13 непосредственно под носовой частью 2 модели 1 и сокращает время подготовки модели 1 к испытаниям.
Закрепление внутри стакана 12 стопорами 25 переходника 26 с кольцевым выступом 28, взаимодействующим с упором 29, расположенным на тензовесах 3, упрощает обслуживание модели 1, обеспечивает надежность крепления ее и снижает величину теплового потока, действующего на тензовесы 3.
В основе устройства для определения аэродинамических сил и моментов, действующих на модель, применяется весовой метод, основанный на применении внутримодельных тензовесов.
Работа устройства заключается в следующем. На державке 6 устанавливают тензовесы 3, с помощью гайки 5 упора 28 и кольцевого выступа 27 закрепляют переходник 26 на тензовесах 3, подключают тензовесы с тензостанцией 8 и пульт управления 9 в препараторской, собирается модель 1 без носовой части 2. С помощью шайбы 16 и фиксатора 17, и двух цилиндров 14 и 15 на стакане 12 собирают емкость 13, устанавливают на стакане 12 над отверстиями 19 штуцера 21 с клапанами 22. Затем в препараторской заправляют емкость 13 охлаждающей жидкостью 20 (например, вода). Охлаждающая жидкость 20 благодаря внутреннему цилиндру 14 равномерно заполняет емкость 13. Устанавливаем носовую часть 2 модели 1 и с помощью стопоров 25 закрепляем ее на переходнике 26.
Проверяется работа тензовесов и тензостанции на пульте 9, запускается аэродинамическая труба 7. При различных углах установки модели к потоку определяют аэродинамические характеристики модели посредством тензостанции.
Использование предлагаемого изобретения позволит значительно повысить точность измерения аэродинамических характеристик модели, сократить время проведения эксперимента в сверхзвуковой аэродинамической трубе и, как следствие, сократить сроки проектирования, изготовления и запуска в производство летательного аппарата.