Учебный прибор по аэродинамике Советский патент 1988 года по МПК G09B23/10 

1 3 1Z V 16 15 Л h

М

rj

|

1621 I I

If 10

собой полый цилиндр с коническим обтекателем 12 и аэродинамическими рулями 13. В комплект прибора входит стержень для воздействия на модель в процессе проведения опытов. В процессе демонстрации изучаются два случая статической устойчивости модели: демонстрация влияния изменения положения центра масс на продольную статическую устойчивость модели (аэродинамические рули не отклонены) и демонстрация влияния положения центра масс на управляемость модели летательного аппарата (аэродинамические рули отклонены на некоторый угол), При обдувании модели потоком воздуха кратковременным механическим воздействием стержнем через окно 2 на модель 5 выводят последнюю из положения равновесия, о чем судят по отклонению стрелочного указателя. Задавая различные углы отклонения аэродинамических рулей 13 и меняя положение центра масс модели, перемещая балансировочный груз 15 по оси модели путем вращения стержня 14 маховиком 16, а также переставляя державки вдоль оси модели, исследуют различные случаи статической устойчивости и управляемости модели. 4 шт.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет повысить надежность демонстрации при исследовании статической устойчивости и управляемости модели летательного аппарата в зависимости от положения ее центра масс. Прибор содержит цилиндрическую аэродинамическую трубу 1 с окном 2, которая выполнена из прозрачного материала и состоит из двух панелей - верхней 3 и нижней 4, модель 5 летательного аппарата, установленную в азродинам1гческой трубе на державках, средство регистрации изменения угла атаки модели, состоящее из стрелочного указателя переменной длины и угловой шкалы, и средство для изменения центра масс модели, состоящее из резьбового стержня 14, закрепленного внутри модели по ее оси симметрии, и балансировочного груза 15, перемещающегося по стержню 14 посредством вращения резьбового стержня 14 маховиком 16 и скольжения выступа 17, вьтолненного на балансировочном грузе, в направляющей 18, выполненной в корпусе модели. Модель 5 летательного аппарата представляет а (С (Л

1

Изобретение относится к области демонстрационных приборов и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении курса аэродинамики летательных аппаратов.

Цель изобретения - расширение диапазона решаемых задач при исследовании статической устойчивости модели летательного аппарата в зависимости от положения ее центра масс.

На фиг.1 представлен учебный прибор по эародинамике, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 модель летательного аппарата, общий вид на фиг.4 - схемы различных степеней статической устойчивости модели.

Прибор.содержит цилиндрическую аэродинамическую трубу 1 с окном 2, которая вьшолнена из прозрвчного материала и состоит из двух панелей - верхней 3 и нижней 4, модель 5 летательного аппарата, установленную в аэродинамической трубе 1 на державках 6, средство регистрации изменения угла атаки модели и средство для изменения центра масс модели.

Аэродинамическая труба 1 закрепле- н на ложементах 7 и 8, в передней ее части установлен нагнетаклций вентилятор 9, на выходе - отводящий вентилятор 10, а непосредственно -на торцах - детурбулизирующие сетки 11.

Модель 5 летательного аппарата представляет собой полый цилиндр, головная часть которого закрыта коническим обтекателем 12, а в хвостовой части установлены аэродинамические рули 13, и снабжена средством для изменения ее центра масс , состоящим из резьбового стержня 14, закрепленного внутри модели по ее оси симметрии, и балансировочного груза-15, перемещающегося по стержню 14 посредством вращения резьбового стержня 14 маховиком 16 и скольжения выступа 17, выполненного на балансировочном грузе, в направляющей 18, выполненной в корпусе модели 5. На наружной поверхности модели на диаметрально противоположных образующих выполнены гнезда 19 для опирания подпружиненных упоров 20 державок 6.

Средство регистрации изменения угла атаки модели состоит из стрелочно- ного указателя 21 переменной длины, закрепленного в хвостовой части модели, и угловой щкалы 22, закрепленной на корпусе аэродинамической трубы.

В комплект прибора входит стержень для воздействия на модель в процессе проведения опытов.

Прибор работает следующим образом.

В процессе демонстрации изучаются два случая статической устойчивости модели, Первый случай - демонстрация влияния изменения положения центра масс на продольную статическую устойчивость модели (аэродинамические рули не отклонены). При этом опыт проводят в три этапа.

Первый этап - демонстрация статической устойчивости (центр масс модели находится впереди центра давления, упоры 20 державок 6 установлены в гнезда 23). Включив вентиляторы 9 и 10, наблюдают за поведением модели в набегающем потоке воздуха, при этом модель остается в горизонтальном положении, Кратковременньп механи гес- киг- воздействием стержнем через окно 2 на модель 5 вьгаодят последнюю из положения равновесия, о чем судят по отклонению стрелочного указателя 21. После прекращения действия возмущающего импульса модель возвращается в первоначальное горизонтальное положение, при этом стрелочньй указатель 21 устанавливается на нулевой отметке шкалы 22. Восстановление статической устойчивости в этом случае обеспечивает аэродинамический момент от равнодействующей сил давления (фиг.Д а).

Второй этап - демонстрация статической нейтральности (центр масс совпадает с центром давления, упоры державок установлены в гнезда 24). Опыт проводят так же, как в предыдущем случае. После прекращения действия возмущающего импульса модель либо совершает колебательные движения относительно центра масс (динамическая неустойчивость), либо устанавливается под некоторым углом атаки к набегающему потоку (статическая неустойчивость) . В данном случае равнодействующая сил давления не создает враща- тельного стабилизирующего момента (фиг.4 б).

Третий этап - демонстрация статической неустойчивости (центр масс находится позади давления, упоры дер жавок установлены в гнезда 25). Опыт проводят так же, как в предыдущих случаях. При минимальном возмущающем импульсе равнодействующая сил давления создает аэродинамический момент, стремящийся увеличить угол атаки и опрокинуть модель (фиг.4 в).

Второй случай - демонстрация влияния положения центра масс на управляемость модели летательного аппарата (аэродинамические рули отклонены на некоторый угол). Опыт проводят в два этапа.

Первый этап - демоЕ1страция управляемости моделью при минимальной статической устойчивости (центр масс модели находится впереди центра давления, упоры державок установ лены в гнезда 26, аэродинамические рули установлены под углом 45 к набегающему потоку). Под действием набегающего потока воздуха модель из положения с нулевым углом атаки устанавливает- ся в положение с углом атаки, не равным нулю.

Второй этап - демонстрация управляемости моделью при максимальной статической устойчивости (центра масс модели находится впереди центра давления на наибольшем удалении, упоры державок установлены в гнезда 23, аэродинамугческие рули установлены под углом 45 к набегающему потоку) , Под действием набегающего потока воздуха модель из положения с нулевым углом атаки устанавливается в положение с углом атаки, не равньм нулю, но меньшим, чем угол атаки в преды- дутцем опыте, что свндетельстпует о худшей управляемости моделью.

Задавая разл1гчные углы отклонения аэродинамических рулей 13- и меняя положение центра масс модели путем вращения стержня 14 MaxoBHKON 16, а также переставляя державки 6 вдоль оси модели, исследуют различные случаи статгтческой устойчивости и управляемости модели.

Применение предлагаемого прибора позволит расширить демонстрационные возможности, например, в учебном процессе при изучении влияния положения центра масс на аэродинамическую устойчивость и управляемость летательного аппарата.

Формула изобретения

Учебньй прибор по аэродинамике, содержащий аэродинам1тческую трубу с окном, модель летательного аппарата обтекаемой формы, установленную в аэродинамической трубе iia державках, и средство регистрации изменения угла атаки модели, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем исследования статической устойчивости модели в зависимости от положения центра масс, модель летательного аппарата снабжена средством для изменения ее центра масс, состоящим из резьбового стержня, закрепленного внутри модели по ее оси симметрии и балансировочного груза, перемещающегося по стержню, на наружной поверхности модели, на диаметрально противоположных образу10511их вьтолнены гнезда дпя опирания державок, а средство регистрации изменения угла атаки модели состоит из стрелочного указателя переменной длины, закрепленного в хвостовой части модели, и угловой шкалы, закрепленной на корпусе аэродинамической трубы, при этом модель летательного аппарата снабжена аэродкна- мическими рулями, установленными в ее хвостовой части.

11

te.f

9u,z.3

-

F а

U.H.

lib.

и,л, и..д.