Звездообразный наконечник Ведерникова Советский патент 1992 года по МПК B64C23/00 G01M9/00 

х|

00

го ю

Изобретение относится к авиационно- космической технике, а точнее к носовым частям летательных аппаратов, к устройствам улучшения их аэродинамических характеристик при сверх- и дозвуковых скоростях полета. Целью изобретения является уменьшение аэродинамического сопротивления. Наконечник состоит из конуса, выполненного усеченным с секущей плоскостью и с установленными на его боковой поверхности пластинами, заостренными по передним и боковым кромкам, Радиус окружности в секущей плоскости равен отношению квадрата радиуса основания конуса к его длине, умноженному на коэффициент, изменяющийся от 0,15 до 0,25 при сверхзвуковом или от 0,1 до 0,02 при дозвуковом обтекании, и с осевым отверстием с радиусом, равным 0,1-0,4 радиуса окружности в секущей плоскости. Угол наклона пластин относительно образующих конуса составляет от 38 до 42°. При угле наклона осей усеченного конуса от О до 5й к перпендикуляру, проведенному из центра основания конуса, или при угле наклона секущей плоскости к основанию конуса от 45 до 90°, угол наклона пластин -относительно указанного перпендикуляра составляет 90°. 3 з. п. ф-лы, 4 ил. сл С

Изобретение относится к авиационно- космической технике, а точнее, к носовым частям летательных аппаратов, к устройствам улучшения их аэродинамических характеристик при сверх- и дозвуковых скоростях полета.

Известны наконечники со звездообразным поперечным сечением, обеспечивающие при сверхзвуковых скоростях уменьшение полного аэродинамического сопротивления по отношению к равнообъемным конусам.

Все они имеют заостренные вершины, не позволяющие реализовать преимущества по сопротивлению от рационального затупления (усечения) вершины.

Наиболее близким по технической сущности является обтекатель, представляющий собой пластины, установленные на боковой поверхности конуса звездообразно и с наклоном относительно образующих конуса, заостренные по передним и боковым кромкам.

Отмеченные пластины разбивают в сверхзвуковом полете ударную волну около тела вращения на систему слабых скачков уплотнения, присоединенных к передним

о

со

кромкам пластин, и обеспечивают вследствие этого снижение аэродинамического сопротивления обтекателя в сравнении с эквивалентным по удлинению конусом.

Однако выбранный прототип, как и аналоги, не использует возможностей уменьшения сопротивления за счет выбора оптимального затупления (усечения) вершины кшуса при движении его со сверх- и дозвуковыми скоростями. Кроме того, у него не реализуется управление пограничным слоем с помощью волнистой образующей конуса.

Так же не использован пульсационный режим обтекания знаменитой трубки Гарт- мана. Целью изобретения является уменьшение аэродинамического сопротивления.

Цель достигается тем, что в звездообразном наконечнике, содержащем пластины, установленные на боковой поверхности конуса звездообразно и с наклоном относительно образующих конуса, заостренные по передним и боковым кромкам, конус выполнен усеченным с радиусом окружности в секущей плоскости, равным отношению квадрата радиуса основания конуса к его длине, умноженному на коэффициент, изменяющийся от 0,15 до 0,25 при сверхзвуковом или от 0,1 до 0,2 при дозвуковом обтекании, и с осевым отверстием с радиусом, равным 0,1-0,4 радиуса окружности в секущей плоскости, причем угол наклона пластин относительно образующих конуса составляет от 38 до 42°. При угле наклона оси усеченного конуса от 0 до 5° относительно перпендикуляра, проведенного из центра основания конуса, или при угле наклона секущей плоскости к основанию конуса от 45 до 90°, угол наклона пластин относительно указанного перпендикуляра составляет 90°.

Цель достигается также тем, что боковая поверхность конуса выполнена с тороидальными выступами с радиусом равным 0,05-0,1 радиуса основания конуса и с кольцевыми канавками между ними шириной 0- 0,2 радиуса тороидального выступа. Кроме того, боковая поверхность конуса выполнена с дренажными отверстиями, расположенными концентрично у основания конуса, с радиусом равным 0,05 - 0,1 радиуса основания конуса при расстояниях между центрами отверстий в продольном и поперечном направлениях, относительно перпендикуляра, проведенного из центра основания конуса, соответственно от 0,1 до 0,15 и от 0,15 до 0,35 диаметра основания конуса.

На фиг. 1 (а, б, в, г, д) изображены возможные варианты исполнения звездообразного наконечника; на фиг. 2 - сечение

А-А на фиг. 1а; на фиг, 3 - сечение Б-Б на

фиг, 1в; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1д,

Наконечник состоит из конуса 1, выполнемного усеченным, с секущей плоскостью 2, с установленными на его боковой поверхности пластин 3, заостренных по передним и боковым кромкам с углами заострения 4. Конус также выполнен с осевым отверстием

5 и имеет в основании цилиндрическую часть 6. Радиус окружности г0 в секущей плоскости 2 равен отношению квадрата радиуса основания конуса г0сн к его длине к, умноженному на коэффициент, изменяющийся от 0,15 до 0,25 при сверхзвуковом обтекании и от 0,1 до 0,2 при дозвукоеом обтекании. Пластины 3 установлены на боковой поверхности конуса 1 с углом наклона Ј пластин 3 относительно образующих

конуса 1, равным от 38° до 42° (фиг. 1а). При угле наклона а оси усеченного конуса 1 от О до 5° относительно перпендикуляра, проведенного из центра основания конуса 1, или при угле наклона секущей плоскости к

основанию конуса 1 от 45° до 90° угол наклона Ј пластин 3 составляет 90° относи; тельно указанного перпендикуляра (фиг. 1б и в), Радиус гт тороидальных выступов равен 0,05 - 0,1 радиуса основания конуса

Госи., а ширина кольцевых канавок между ними IK составляет 0-0,2 радиуса тороидального выступа гт (фиг. 1г). Дренажные отверстия выполнены с радиусом равным 0,05 - 0,1 радиуса основания конуса Госн. Расстояния между центрами отверстий в продольном Ig и поперечном v g направлениях относительно перпендикуляра, проведенного из центра основания конуса, равны соответственно от 0,1 до 0,15 и от 0,15 до 0,35

диаметра основания конуса г0сн.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что за счет выбора оптимального затупления (положения и размеров секцией плоскости) достигается инте тральное уменьшение угла наклона конической поверхности к поток/и обеспечивается образование системы скачков уплотнения меньшей интенсивности. При этом, отошедшая от плоского затупления

ударная волна обтекает фиктивное тело большей, чем у звездообразного неусеченного наконечника, длины. Причем, это обтекание происходит с пульсациями потока. Для обеспечения устойчивого пульсационного обтекания просверливается отверстие на глубину носика и вводится незначительная, а симметрично конструкции наконечника. Кроме того, ударная волна около конуса с тороидальными выступами разбивается на

систему подскачков уплотнения, предрасположенную к пульсационному обтеканию. Дренажные отверстия у основания конуса обеспечивают циклическое отсасывание воздуха.

Испытание звездообразных усеченных наконечников показали уменьшение их аэродинамического сопротивления по сравнению с эквивалентными неусеченными конусами более, чем в 1,7 раза при сверхзвуковых и в 1,2 раза при дозвуковых скоростях е.

Формула изобретения

щей плоскости, причем угол наклона пластин относительно образующих конуса составляет 38 - 42°,

2 Наконечник по п. 1, отличающий- с я тем, что угол наклона пластин составляет 90° относительно перпендикуляра, проведенного из центра основания конуса, при угле наклона оси усеченного конуса 0-5° относительно указанного перпендикуляра или при угле наклона секущей плоскости 45 - 90° к основанию конуса.

5

вт

о

О

JB

оо-о

о

1Я

Фиг. г

Фиг./Й0

Физ.З