АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА Российский патент 2001 года по МПК G01M9/02 

Изобретение относится к экспериментальной технике для аэродинамических исследований летательных аппаратов (Л.А.) при больших числах Рейнольдса (Re) и гиперзвуковых числах Маха (М).

Особый интерес в настоящее время предоставляют установки для исследования ПВРД и ГПВРД, в которых температуры должны быть значительно больше, чем при моделировании только чисел М и Re. Так, для получения в сопле числа М= 7 без конденсации воздуха достаточно подогреть газ в форкамере до 700 - 800 К, а для получения натурной температуры перед входом в воздухозаборник требуется температура 2000-2500 К. Получение таких температур с большими расходами газа, которые требуются для исследования двигательных установок, чрезвычайно сложная техническая задача.

Известны импульсные аэродинамические трубы, в которых рабочий газ разогревается электрическим разрядом в замкнутой камере (см. Королев А.С., Бошенятов Б. В. , Друкер И.Г., Затолока В.В. Импульсные трубы в аэродинамических исследованиях. Новосибирск, Наука, 1978 г. , стр. 41). Но электрический разряд разрушает электроды и сильно загрязняет поток, особенно, если в камере используется не азот, а воздух. Кроме того, истечение из камеры сопровождается уменьшением давления и температуры рабочего газа.

Задачей изобретения является расширение экспериментальных возможностей аэродинамической трубы путем увеличения ее предельных температур, чисел Рейнольдса или продолжительности испытаний.

Технический результат достигается тем, что аэродинамическая труба, содержащая форкамеру, сопло и систему газообеспечения, снабжена установленными симметрично с образованием общей форкамеры левым и правым мультипликаторами давления, поршни которых установлены с возможностью перемещения навстречу друг другу, и системой гидравлической синхронизации движения этих поршней, выполненной в виде сдвоенного мультипликатора с двумя ступенчатыми поршнями, установленными с возможностью перемещения в противоположные стороны и образующими полости с общей камерой между ними, причем полости, образованные ступеньками каждого поршня сдвоенного мультипликатора, выполнены с разными поперечными сечениями и одна полость соединена трубопроводом с левым мультипликатором, а другая - с правым.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже изображена схема аэродинамической трубы.

Труба содержит цилиндрическую форкамеру 1, закрытую с торцов двумя малыми поршнями 2 мультипликатора, в форкамеру через обратный канал 3 подается рабочий газ, форкамера соединена с соплом 4. Большие цилиндры 5 мультипликаторов соединены с системой гидравлической синхронизации 6, в которой установлены два симметричных поршня 7, выполненные со ступеньками так, что площадь поршня в полости А равна площади поперечного сечения кольцевой полости Б. Полости А трубопроводами 8 соединены с правым большим цилиндром мультипликатора, а полости Б трубопроводами 9 - с левым. Полости А, Б, В и трубопроводы заполнены жидкостью. Толкающий газ воздух подводится через клапан 10 из системы газообеспечения. Демпфирующая жидкость запирается в полости В клапаном 11, рабочий газ перекрыт перепускным клапаном 12.

Установка работает следующим образом:
Поршни отведены из форкамеры в крайние положения, полости А, Б, В заполнены жидкостью, в системе газообеспечения создано потребное давление толкающего газа, клапаны 11, 12 закрыты, модель подготовлена к испытаниям. Открывается клапан 10 и толкающий газ поступает под поршни 7, открывается клапан 12 и порция рабочего газа попадает в форкамеру, через заданное время подается сигнал на закрытие клапана 12 и открытие клапанов 11, поршни 2, 7 мультипликаторов приходят в движение, сжимают газ в форкамере и выталкивают его в сопло. Закрывается клапан 10, толкающий газ из-под поршней 7 выпускается в атмосферу, демпфирующая жидкость накачивается в полости В и отводит поршни 2 и 7 в исходное положение.

Так как при тех же размерах форкамеры путь поршня сократился в 2 раза, то при одинаковых с прототипом начальных давлениях толкающего и рабочего газа время сжатия уменьшается примерно в два раза. Это приведет к повышению температуры газа на 300-500 К, что является при уровне давлений 150-200 МПа весьма существенной величиной. Если желательно сохранить прежнюю температуру, то уменьшение времени сжатия можно использовать для 2-3- кратного увеличения запаса рабочего газа в форкамере. Это позволяет или во столько же раз увеличить время испытаний или площадь сопла установки и, следовательно, размер модели и числа Рейнольдса. Расход толкающего газа при этом не меняется.

Изобретение относится к экспериментальной технике для аэродинамических исследований летательных аппаратов при больших числах Рейнольдса и гиперзвуковых числах Маха. Аэродинамическая труба имеет форкамеру, сопло и систему газообеспечения. Она снабжена левым и правым мультипликаторами давления, установленными симметрично с образованием общей форкамеры. Поршни левого и правого мультипликаторов давления установлены с возможностью перемещения навстречу друг другу. Аэродинамическая труба имеет систему гидравлической синхронизации движения этих поршней. Система синхронизации выполнена в виде сдвоенного мультипликатора с двумя ступенчатыми поршнями. Ступенчатые поршни установлены с возможностью перемещения в противоположные стороны и эти ступенчатые поршни образуют полости с общей камерой между ними. Полости, образованные ступеньками каждого поршня сдвоенного мультипликатора, выполнены с равными поперечными сечениями. Одна из полостей соединена трубопроводом с левым мультипликатором, а другая из них - с правым. Технический результат реализации изобретения заключается в расширении экспериментальных возможностей аэродинамической трубы путем увеличения ее предельных температур, чисел Рейнольдса или продолжительности испытаний. 1 ил.

Аэродинамическая труба, содержащая форкамеру, сопло и систему газообеспечения, отличающаяся тем, что она снабжена установленными симметрично с образованием общей форкамеры левым и правым мультипликаторами давления, поршни которых установлены с возможностью перемещения навстречу друг другу, и системой гидравлической синхронизации движения этих поршней, выполненной в виде сдвоенного мультипликатора с двумя ступенчатыми поршнями, установленными с возможностью перемещения в противоположные стороны и образующими полости с общей камерой между ними, причем полости, образованные ступеньками каждого поршня сдвоенного мультипликатора, выполнены с равными поперечными сечениями, и одна полость соединена трубопроводом с левым мультипликатором, а другая - с правым.