СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01M9/00 

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и могут быть использованы при испытаниях в аэродинамических трубах (АДТ) моделей летательных аппаратов (ЛА) с имитацией струй двигателей или (и) аэродинамических органов управления.

В современных и перспективных ЛА реактивные струи широко используются для управления полетом. В этом случае отношение импульса струй к импульсу набегающего потока может оказаться немного меньше единицы и при моделировании таких аппаратов в экспериментальных установках возникают сложности, когда необходимо измерить малые нагрузки от воздействия струй или аэродинамических органов управления на фоне больших воздействий на модель со стороны потока в АДТ.

Известен способ измерения аэродинамических характеристик моделей ЛА со струйными органами управления, заключающийся в том, что измеряют характеристики модели, установленной на весах при выключенных струйных агрегатах, а потом при включенных и по разности между этими измерениями определяют величины аэродинамических характеристик от воздействия струйных агрегатов [1]
Для реализации такого способа используется устройство, содержащее внутримодельные и внемодельные тензометрические весы с низкой чувствительностью, державку, на которой устанавливается модель или весы с моделью, систему подвески модели в рабочей части АДТ (см. там же).

Недостатком этого способа и устройства является низкая точность измерения из-за невозможности непосредственного измерения аэродинамических коэффициентов, характеризующих воздействие струйных или аэродинамических органов управления на модель ЛА.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ для измерения моментных характеристик модели ЛА со струйными органами управления, заключающийся в том, что в процессе обдува при неработающих органах управления модели компенсируют до нуля момент, действующий на модель в потоке, с помощью тензовесов с низкой чувствительностью, для чего перемещают модель до пересечения центра давления на модели с осью весов, затем включают струйный агрегат и с помощью тензовесов с высокой чувствительностью измеряют момент, действующий на модель от струйного агрегата [2]
Устройство, реализующее известный способ, содержит державку для закрепления модели и тензовесы с низкой и высокой чувствительностью, установленные на державке (см. там же).

Недостатком известных способа и устройства является то, что можно измерить только две компоненты момента и только путем последовательного поворота модели на 90^o и требуется значительное время, связанное с перемещением координатника, для компенсирования момента с помощью тензовесов с низкой чувствительностью.

Техническим результатом, достигаемым изобретениями, является возможность измерения без снижения точности большего количества компонент аэродинамических характеристик при более быстром компенсировании нагрузок, действующих на модель ЛА в потоке с помощью силы тяги блока сопел.

Указанный технический результат достигается тем, что при осуществлении известного способа измерения аэродинамических характеристик модели ЛА, аэродинамические нагрузки, действующие на модель в потоке при неработающих органах управления компенсируют с помощью силы тяги блока реактивных сопел путем регулирования величины давления в их форкамерах, чтобы показания весов с низкой чувствительностью по абсолютной величине не превышали 0,01 величины диапазона весов с высокой чувствительностью.

При испытании модели ЛА со струйными органами управления силовое воздействие сопел компенсируют с помощью силы тяги дополнительного блока реактивных сопел.

Указанный технический результат достигается также тем, что известное устройство для измерения аэродинамических характеристик модели ЛА содержит два блока реактивных сопел, а державка для закрепления модели выполнены T-образной, при этом на основании державки установлены тензовесы с высокой чувствительностью, а на ее поперечине, по одну сторону от основания, соответственно модель ЛА и тензовесы с низкой чувствительностью, а по другую сторону блоки реактивных сопел, один из которых содержит сопла, идентичные соплам струйного агрегата летательного аппарата и расположенные симметрично им относительно основания державки.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит модель ЛА (1) со струйным агрегатом (2) или (и) аэродинамическими органами управления (3), установленную на T-образную державку (4), весы с низкой (5) и высокой (6) чувствительностью, арретир (7), блоки реактивных сопел (8) и (9). Число сопел в блоке (9) составляет от 1 до 6 в зависимости от величины и направления аэродинамической нагрузки, действующей на модель в потоке при не включенных или (и) не отклоненных органах управления. Сопла блока (8) идентичны соплам струйного агрегата (2) и расположены симметрично им относительно основания державки (4).

Способ осуществляется следующим образом. После установки модели в рабочей части АДТ фиксируют арретир (7), защищающий весы (6) от перегрузки, и направляют из сопла (10) поток газа (11) в рабочую часть трубы. Одновременно направляют газ в блок сопел (9), изменяют давление, чтобы показания весов с низкой чувствительностью (5) по абсолютной величине не превышали 0,01 величины диапазона весов с высокой чувствительностью (6). Затем освобождают арретир (7) и включают струйный агрегат (2) или (и аэродинамический орган управления (3) и с помощью весов (6) с высокой чувствительностью измеряют нагрузки на модель (1), непосредственно индуцированные органами управления (2) или (и) (3). Если при работающих струйных агрегатах (2) направить газ еще и в блок сопел (8), то с помощью весов (6) измеряют индуцированные нагрузки без учета силы тяги самого струйного агрегата (2).

Таким образом, изобретения, например, в случае испытаний модели ЛА со струйными органами управления, позволяют измерять индуцированные аэродинамические характеристики с учетом и без тяговых характеристик струйного агрегата (2). Кроме того, возможно проведение традиционных измерений:
1) с помощью весов с низкой чувствительностью (5) полных аэродинамических характеристик модели при работе и без органов управления (компенсирующие блоки сопел не включены);
2) с помощью весов с высокой чувствительностью (6) тяговых характеристик сопел струйных органов управления (2) (работают сопла органов управления (2) без потока в АДТ).

Во всех вариантах тензовесы позволяют измерять требуемое количество компонент аэродинамической силы и момента. Компенсирование нагрузок на модель в потоке производится быстрее, так как изменение давление в форкамере сопла менее инерционный процесс, чем изменение положения модели с помощью координатника, как это осуществляется в прототипе.

Использование: экспериментальная аэродинамика. Сущность изобретения: для измерения индуцированных аэродинамических характеристик с учетом и без тяговых характеристик струйных органов управления с помощью силы тяги основного и дополнительного блоков реактивных сопел компенсируют аэродинамическую нагрузку, действующую на модель, обдуваемую потоком газа, а также силовое воздействие сопел органов управления. Компенсацию осуществляют регулированием давления в форкамерах основного и дополнительного блоков реактивных сопел. Устройство для измерения аэродинамических характеристик модели содержит T-образную державку, на основании которой установлены тензовесы с высокой чувствительностью, а на поперечине, по одну сторону от основания - модель и тензовесы с низкой чувствительностью, а по другую сторону - блоки реактивных сопел. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ измерения аэродинамических характеристик модели летательного аппарата, заключающийся в том, что в процессе обдува модели потоком газа в аэродинамической трубе при неработающих органах управления модели, на основе показаний тензовесов с низкой чувствительностью осуществляют компенсацию ародинамической нагрузки, действующей на модель в потоке, приводят в действие органы управления модели и с помощью тензовесов с высокой чувствительностью измеряют аэродинамические характеристики модели, отличающийся тем, что действующую на модель аэродинамическую нагрузку компенсируют с помощью силы тяги блока реактивных сопел путем регулирования давления в их форкамерах. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после приведения в действие струйных органов управления модели силовое воздействие их сопел компенсируют с помощью силы тяги, развиваемой дополнительным блоком реактивных сопел. 3. Устройство для измерения аэродинамических характеристик модели летательного аппарата, содержащее державку для крепления модели и тензовесы с низкой и высокой чувствительностью, установленные на державке, отличающееся тем, что оно содержит два блока реактивных сопел, а державка выполнена Т-образной, при этом на основании державки установлены тензовесы с высокой чувствительностью, а на ее поперечине по одну сторону от основания - соответственно модель летательного аппарата и тензовесы с низкой чувствительностью, а по другую сторону блоки реактивных сопел.