аэродинамическая труба
Классы МПК: | G01M9/02 аэродинамические трубы |
Автор(ы): | Батура Николай Иванович (RU), Верейский Георгий Сергеевич (RU), Головкин Владимир Алексеевич (RU), Головкин Михаил Алексеевич (RU), Голубев Николай Викторович (RU), Дядченко Геннадий Ефимович (RU), Егоров Сергей Витальевич (RU), Карташев Юрий Валентинович (RU), Клейн Александр Мартынович (RU), Лазарев Лев Иванович (RU), Михайлов Николай Константинович (RU), Рябоконь Михаил Парфенович (RU), Тарасов Николай Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-04-04 публикация патента:
20.08.2014 |
Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к аэродинамическим установкам (трубам), и может быть использовано для испытаний моделей лопастей воздушных винтов. Устройство содержит входной тракт с задвижкой и дросселем для ввода сжатого воздуха, форкамеру, пульсатор, сопло, рабочую часть, устройство изменения углового положения модели профиля сечения лопасти винта и проведения весовых измерений, выхлопной тракт, рабочую камеру. В форкамере установлены два дросселя, один из которых выполняет роль пульсатора, а другой предназначен для регулирования стационарной составляющей расхода воздуха. Оба дросселя изготовлены в виде двух расположенных соосно перфорированных цилиндров, причем внешние цилиндры неподвижны, внутренний цилиндр пульсатора выполнен с возможностью совершать вращательные и возвратно-поступательные перемещения, а внутренний цилиндр дросселя регулирования стационарной составляющей расхода воздуха выполнен с возможностью совершать только возвратно-поступательные перемещения вдоль оси. Стенки рабочей части аэродинамической трубы выполнены перфорированными. Устройство изменения углового положения модели выполнено в виде отсека рабочей части аэродинамической трубы, на боковых стенках отсека которого расположены тензовесы и устройство изменения углового положения, содержащее механизм синхронизации углового положения модели с пульсациями скорости потока в рабочей части. Технический результат заключается в повышении качества моделирования натурного обтекания профиля сечения лопасти воздушного винта. 3 ил.



Формула изобретения
Аэродинамическая труба, содержащая входной тракт с задвижкой и дросселем для ввода сжатого воздуха, форкамеру, пульсатор, сопло, рабочую часть, устройство изменения углового положения модели профиля сечения лопасти винта и проведения весовых измерений, выхлопной тракт, рабочую камеру, отличающаяся тем, что в форкамере установлены два дросселя, один из которых выполняет роль пульсатора, а другой предназначен для регулирования стационарной составляющей расхода воздуха, оба дросселя изготовлены в виде двух расположенных соосно перфорированных цилиндров, причем внешние цилиндры неподвижны, внутренний цилиндр пульсатора выполнен с возможностью совершать вращательные и возвратно-поступательные перемещения, а внутренний цилиндр дросселя регулирования стационарной составляющей расхода воздуха выполнен с возможностью совершать только возвратно-поступательные перемещения вдоль оси, кроме того, стенки рабочей части трубы выполнены перфорированными, а устройство изменения углового положения модели профиля сечения лопасти винта и проведения весовых измерений выполнено в виде отсека рабочей части аэродинамической трубы, на боковых стенках которого расположены тензовесы и устройство изменения углового положения модели, содержащее механизм синхронизации углового положения модели с пульсациями скорости потока в рабочей части.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области авиации, в частности к аэродинамическим установкам (трубам), и может быть использовано для испытания профилей лопастей винтов вертолетов в условиях, моделирующих условия натурного обтекания лопастей винтов вертолетов при их вращательно-поступательном перемещении в атмосфере.
Известна аэродинамическая труба Т-105 ЦАГИ (см. Руководство для конструкторов по проектированию самолетов. T.1, кн.4, вып.10, Издательский отдел ЦАГИ, 1984 г.), содержащая открытую вертикальную рабочую часть, обратный канал, вентилятор с электроприводом, хонейкомб и сопло.
Недостатком этой трубы является то, что в ней можно испытывать только винт вертолета в целом, но невозможно изучать характеристики профилей сечения лопасти винта вертолета. Кроме того, в трубе невозможно моделировать натурное обтекание винта вертолета при его вращательно-поступательном перемещении.
Известна аэродинамическая труба СВС-2 ЦАГИ (E.L. Bedrzhitsky, V.P. Roukavets. Historical Review of the Creation and Improvement of Aerodynamic Test Facilities at TsAGI. AGARD-CP - 585. Moscow, Russia, 30 September, 1996), содержащая входной тракт с задвижкой и дросселем для ввода сжатого воздуха, форкамеру, сопло, рабочую камеру и тракт выхлопа с шахтой шумоглушения. В трубе возможно проведение испытаний профилей лопастей и отсеков лопастей винта вертолета.
Недостатком этой трубы является отсутствие пульсирующей составляющей скорости потока воздуха в рабочей части. Поэтому в ней невозможно моделирование условий натурного обтекания сечения лопасти винта вертолета при его вращательно-поступательном перемещении в атмосфере.
Наиболее близким из известных технических решений, принятым за прототип заявляемому устройству, является аэродинамическая труба с пульсирующим потоком (см. М.Р. Ryabokon, A.G. Malyk. Subsonik Wind Tunnel with Flow Speed Pulsation. AGARD-CP - 585), содержащая форкамеру, сопло, рабочую часть, механизм изменения углового положения модели, выхлопной тракт и эжектор, создающий течение в трубе, а также пульсатор в виде вращающегося вала, очерченного по контуру эллипса, расположенный в выхлопном тракте. При вращении вала изменяется проходная площадь трубы, что и является источником пульсаций потока в рабочей части трубы.
Недостатком прототипа является наличие пульсаций давления в рабочей части. При этом могут иметь место резкие падения и возрастания давления, которых нет при натурном обтекании лопасти. Это существенно нарушает моделирование в трубе натурного обтекания профиля сечения лопасти винта.
Задачей и техническим результатом данного изобретения является разработка конструкции аэродинамической трубы, обеспечивающей существенное повышение качества моделирования натурного обтекания профиля сечения лопасти винта вертолета при его вращательно-поступательном перемещении в атмосфере.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в аэродинамической трубе, содержащей входной тракт с задвижкой и дросселем для ввода сжатого воздуха, форкамеру, пульсатор, сопло, рабочую часть, устройство изменения углового положения модели профиля сечения лопасти винта и проведения весовых измерений, выхлопной тракт, рабочую камеру, в форкамере установлены два дросселя; один из которых выполняет роль пульсатора, изготовленного в виде двух расположенных соосно перфорированных цилиндров, причем внешний цилиндр выполнен неподвижным, а внутренний цилиндр выполнен с возможностью совершения вращательных и возвратно-поступательных перемещений, второй дроссель установлен для регулирования стационарной составляющей расхода воздуха и изготовлен также в виде двух расположенных соосно перфорированных цилиндров, причем внешний цилиндр выполнен неподвижным, а внутренний цилиндр выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательных перемещений вдоль оси, кроме того, рабочая часть трубы выполнена перфорированной.
Технический результат достигается также тем, что устройство изменения углового положения модели профиля сечения лопасти винта и проведения весовых измерений выполнено в виде отсека рабочей части аэродинамической трубы, на боковых стенках которого расположены тензовесы и устройство изменения углового положения, содержащее механизм синхронизации углового положения модели с пульсациями скорости потока в рабочей части.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 приведена схема аэродинамической трубы, на фиг.2 показана схема крепления модели профиля сечения лопасти винта на устройстве изменения углового положения модели и проведения весовых измерений, а на фиг.3 приведена схема дросселя для создания пульсаций потока.
Аэродинамическая труба (АДТ) содержит входной тракт 1, задвижку 2, дроссель 3 для ввода сжатого воздуха, форкамеру 4, сопло 9, рабочую часть 10 с перфорированными стенками, устройство 11 изменения углового положения модели профиля сечения лопасти винта и проведения весовых измерений, содержащее механизм синхронизации с пульсациями скорости потока в рабочей части, модель профиля сечения лопасти винта 12 и выхлопной тракт 13. В форкамере расположен пульсатор в виде дросселя 5 для создания пульсаций расхода воздуха и дроссель 6 для регулирования стационарной составляющей расхода воздуха. Электроприводы 7 и 8 дросселей связаны с системой управления АДТ. Каждый из дросселей 5 и 6 состоит из внешнего неподвижного перфорированного цилиндра 18, внутреннего подвижного перфорированного цилиндра 19 и сетки 20 для выравнивания воздуха (фиг.3). Оборудование АДТ располагается в рабочей камере 21, изолированной от атмосферы.
Устройство 11 (фиг.1, 2) изменения углового положения модели и проведения весовых измерений выполнено в виде отсека 14 рабочей части АДТ, на боковых стенках которого расположены тензовесы 15 и устройство 16 изменения углового положения модели, содержащее механизм 17 синхронизации с пульсациями скорости потока в рабочей части. Модель 12, расположенная между противоположными боковыми стенками АДТ и укрепленная на устройстве 11 для изменения углового положения модели и проведения весовых измерений, представляет собой крыло бесконечного размаха с постоянным профилем, совпадающим с аэродинамическим профилем сечения исследуемой лопасти винта вертолета.
Дроссель 5 пульсирующего расхода воздуха создает пульсирующую составляющую расхода воздуха через рабочую часть 10, а дроссель 6 стационарного расхода воздуха создает постоянную составляющую расхода воздуха через рабочую часть 10. Оба дросселя имеют одинаковую конструкцию. В дросселе 5 пульсирующего расхода воздуха вращательное перемещение внутреннего подвижного цилиндра 19 регулирует частоту пульсаций расхода воздуха, а возвратно-поступательное перемещение цилиндра вдоль оси регулирует амплитуду пульсаций расхода воздуха. В дросселе 6 стационарного расхода воздуха подвижный цилиндр 19 может совершать только возвратно-поступательные перемещения, тем самым регулируя постоянную составляющую расхода воздуха.
Аэродинамическая труба работает следующим образом.
Запуск производится путем подачи сжатого воздуха открытием входных задвижки 2 и дросселя 3. С помощью приводов 7, 8 дросселей 5, 6 форкамеры 4 аэродинамическая труба выводится на заданный режим работы по совокупности заданных параметров:
- частоты пульсаций скорости потока,
- амплитуды пульсаций скорости потока в рабочей части,
- постоянной составляющей скорости потока в рабочей части.
Далее эти параметры с помощью системы автоматического управления поддерживаются на заданном уровне. Параллельно с этим привод устройства 11, обеспечивающего изменения углового положения модели 12 профиля сечения лопасти винта и проведения весовых измерений, при помощи механизма синхронизации 17 устанавливает и поддерживает пульсации угла атаки модели таким образом, чтобы они были синхронизированы с пульсациями скорости потока в рабочей части АДТ.
Положительный эффект данного изобретения заключается в том, что, несмотря на пульсации расхода давление в рабочей части остается практически постоянным. Это достигнуто за счет того, что:
- пульсации расхода создаются за счет пульсаций давления в форкамере,
- стенки рабочей части перфорированы и поэтому устраняют перепад давления между рабочей частью и рабочей камерой
- в рабочей камере давление сохраняется постоянным благодаря ее большому объему. Условие постоянства давления в рабочей части хорошо согласуется с условиями натурного обтекания объекта.
Качество моделирования натурных условий обтекания профиля сечения лопасти винта вертолета еще более улучшается благодаря наличию пульсаций угла атаки модели, синхронизированных с пульсациями скорости потока в рабочей части АДТ. Таким образом, обеспечивается достижение технического результата.
Класс G01M9/02 аэродинамические трубы