СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ И МОМЕНТОВ МОДЕЛИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ

Полезная модель относится к области авиации, экспериментальному оборудованию, преимущественно для определения комплексов вращательных производных аэродинамических сил и моментов в аэродинамической трубе вблизи экрана для таких транспортных средств, как аппараты на воздушной подушке, самолеты с шасси на воздушной подушке, экранопланы и других летательных аппаратов (далее по тексту - ЛА).
Исследования влияния на аэродинамические характеристики летательного аппарата высоты его расположения над поверхностью (Р.А.Мусатов, Особенности влияния удлинения прямоугольных крыльев на аэродинамические характеристики вблизи экрана. Сборник докладов международной научной конференции по гидроавиации "Гидроавиасалон-2002". М.: Изд. ЦАГИ, 2002. с.273-280) свидетельствуют, что влиянием поверхности взлетно-посадочной полосы при высоте движения ЛА, превышающей величину аэродинамической хорды летательного аппарата, можно пренебречь. Отсюда вытекает требование, накладываемое на экспериментальное оборудование, используемое при моделировании режимов разбега и пробега ЛА типа экрано-планов или аппаратов на воздушной подушке, и заключающееся в том, что диапазон изменения расстояния между экраном и моделью необходимо выбрать равным от 0 до величины, равной удвоенной средней хорде модели ЛА.
Из уровня техники известно экспериментальное оборудование (стенды) для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели в аэродинамической трубе (см. патент на изобретение РФ №RU 2344397, МПК G01M 9/00, дата публикации 20.01.2009 г, «Способ определения демпфирующих свойств моделей самолетов с винтовыми движителями»), содержащее модель, оснащенную средствами измерения сил и моментов, установленную на стойке с возможностью угловых перемещений относительно стойки, содержащий механизм угловых перемещений модели относительно стойки. Недостатком данного технического решения является наличие у механизма изменения углового положения дополнительной стойки, перемещаемой кривошипным механизмом. Дополнительная стойка увеличивает искажение потока в процессе эксперимента, что может привести к снижению точности испытаний модели. Кроме того, при проведении испытаний вблизи экрана необходимо в экране выполнять дополнительное отверстие под вторую стойку, что также приводит к искажению потока вблизи экрана в связи с возникновением перетеканий воздуха через это отверстие.
Известен также стенд для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели ЛА в аэродинамической трубе (см. заявку на изобретение Японии JP 09072822 (А), МПК G01M 9/00, дата публикации 18.03.1997 г.), содержащий модель, оснащенную средствами измерения сил и моментов, установленную на стойке с возможностью угловых и вертикальных перемещений относительно стойки, механизм вертикальных и угловых перемещений модели относительно стойки. Недостатком данного технического решения является отсутствие экрана, перемещаемого по высоте, что ограничивает возможности стенда для проведения экспериментов по определению демпфирующих характеристик моделей ЛА типа: экраноплан, аппарат на воздушной подушке или самолет с шасси на воздушной подушке.
Стенд, представленный в заявке на изобретение JP 09072822 (А), принят за прототип как наиболее близкий аналог полезной модели.
Задача и технический результат состоят в расширении возможностей стенда при определении вращательных производных сил и моментов, обеспечивающих моделирование режимов разбега и пробега летательных аппаратов по поверхности взлетно-посадочной полосы.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что стенд для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели летательного аппарата в аэродинамической трубе содержит модель, оснащенную средствами измерения сил и моментов, установленную на стойке с возможностью угловых и вертикальных перемещений относительно нее, механизм вертикальных и угловых перемещений модели относительно стойки, но в отличие от прототипа, стенд оснащен экраном, расположенным в потоке на трех опорах между моделью и нижней стенкой аэродинамической трубы, выполненным с возможностью перемещения по высоте относительно нижней точки модели в диапазоне от нуля до величины, равной удвоенной средней хорде модели ЛА, при этом в экране выполнено отверстие для прохождения стойки.
Оснащение стенда экраном, выполненным с возможностью перемещения по высоте, и с отверстием для прохождения стойки, обеспечивает получение вращательных производных сил и моментов вблизи экрана с учетом присоединенных масс воздуха при вертикальных и/или угловых перемещениях модели вблизи экрана, что расширяет возможности стенда при получении вращательных производных сил и моментов модели.
Представленный в описании полезной модели стенд позволяет определять комплексы вращательных и поступательных производных сил и моментов, необходимые для расчетов динамики полета, разбега и пробега самолетов с шасси на воздушной подушке, экранопланов, аппаратов на воздушной подушке и других транспортных средств с целью определения характеристик их устойчивости и управляемости при движении вблизи поверхности.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 показан стенд в аэродинамической трубе с установленной для проведения испытаний моделью при виде спереди.
На фиг.2 показан вид модели над экраном в плане.
Основными конструктивными элементами стенда для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели в аэродинамической трубе 6 являются: модель 1, оснащенную средствами измерения сил и моментов, установленную на стойке 2 с возможностью угловых и вертикальных перемещений относительно стойки 2, механизм вертикальных и угловых перемещений модели относительно стойки (на фиг. не показан), экран 3, выполненный с возможностью перемещения по высоте, например, по направляющим 4 посредством винтового привода, при этом для прохождения стойки 2 в экране 3 выполнено отверстие 5 (фиг.1, 2).
Стенд для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели в аэродинамической трубе 6 работает следующим образом.
Перед испытаниями в аэродинамическую трубу 6 устанавливается экран 3, в отверстие 5 экрана 3 устанавливается стойка 2, на которой устанавливается оснащенная тензовесами модель 1 (фиг.1, 2). Экран 3 устанавливается относительно модели 1, закрепленной на стойке 2, на заданном программой испытаний расстоянии. Затем приводится в рабочее состояние соответствующий механизм изменения положения модели 1 и проводятся испытания модели с вертикальными перемещениями и с угловыми перемещениями по углам тангажа, крена и рыскания.
Показания тензовесов модели передаются на магнитный накопитель, например, в персональный компьютер (на фиг. не показано), в котором результаты эксперимента обрабатываются по заданной программе.
Представленные в описании полезной модели сведения о выполнении стенда для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели 1 в аэродинамической трубе 6, в том числе в присутствии экрана 3, достаточны для разработки, изготовления стенда и проведении на нем исследований, обеспечивающих достижение технического результата, то есть моделирования режимов разбега и пробега летательных аппаратов по поверхности взлетно-посадочной полосы. Полезная модель отвечает условию патентоспособности «промышленная применимость».