|
|
,инамич. коэф. учитывается расч╦тной или эксиорим. поправкой.
Оксперим, исследование пол╦та на больших высотах и скоростях связано с необходимостью соблюдать дополнит, условия, к числу к-рых относятся безразмерные комбинации М/У Re или MlRe, характеризующие, отношение длины свободного пробега молекулы к размерам тела. Кроме того, при больших сверхзвуковых скоростях необходимо соблюдать условия теплового подобия, т. с. подобия температурных полей и тепловых потоков, характеризуемых Прандтля числом Рг≈ ≈ |_и:└А. Нусселъта числом Лги ≈а/А, и Стэнтоиа числом St≈a&,lpCpi\\ где а ≈ коэф. теплоотдачи, и и А, ≈ коэф. вязкости и теплопроводности газа, р ≈ плотность текущего газа. При исследовании нестационарного движения необходимо, кроме перечисленных, соблюдать также критерий гомохрошюстп, характеризуемый Струхаля числом Sh=vtll, где t ≈ характерное время процесса.
Методы создания потока, обтекающего модель. Существует неск. способов осуществления обтекания исследуемой модели. Поскольку характер потока около обтекаемого тела и действующие на него силы не зависят от того, движется ли тело в неподвижном газе или равномерный поток газа обтекает неподвижное тело, то Л. э. в большинстве случаев производится в аэродинамич. трубах, где исследуется обтекание газом неподвижно закрепл╦нных моделей. Это основной и наиболее распростран╦нный метод А. э. Одно из его достоинств ≈ возможность испытания моделей сложной формы, устанавливаемых под любым углом к направлению скорости потока. Кроме того, аэродинамич. трубы в большинстве случаев позволяют получить большую продолжительность установившегося режима обтекания модели, что дает возможность использовать разнообразные методы измерения и выполнять всесторонние исследования. Недостаток аэродинамич. труб ≈ трудность получения чисел >/>10≈ 12, т. к. для предотвращения конденсации воздуха, ускоряющегося в сопле аэродинамич. трубы, его необходимо нагревать до темп-р, превышающих 1000°С. Применение одноатомных газов (в основном гелия), конденсирующихся при низких темп-pax, позволяет получить в аэродинамич. трубах числа Л/^20, однако при этом и получаемые результаты необходимо вносить поправки, учитывающие различие физ. свойств воздуха и одноатомных газов. К недостаткам аэродинамич. труб также относятся повышенная турбулентность потока и трудности, вызываемые необходимостью предотвращения или уч╦та влияния на обтекание моде-ш стенок аэродинамич. трубы и державок или подвесок, на к-рых кренится модель.
Для моделирования обтекания спускаемых космич. аппаратов и головных частей баллистич. ракет лри изучении вопросов, связанных с обтеканием элементов поверхности высокотемпературным газом, существуют аэродинамич. трубы, у к-рых темп-pa газа в форкамере достигает 5000≈6000 К (установки с элсктродуговым подогревом рабочего тела), а при кратковременной работе - 15 000≈18 000 К (ударные трубы). Особую группу аэродинамич. труб представляют установки, обеспечивающие течение разреженных газов и создающие условия, соответствующие пол╦ту на высотах ~100 км.
К установкам, обеспечивающим исследование обтекания движущейся модели в неподвижном воздухе, относятся рстатинныо машины, баллистич. установки, летающие модели и ракетные тележки. На ротативных машинах модель вращается по замкнутому кругу; их недостатки ≈ невозможность получения значит, чисел М и трудности, связанные с необходимостью уч╦та влияния на обтекаемые модели центробежных сил и аэродинамич. следа за моделью.
В баллистич. и аэробаллистич, установках модель небольших размеров и относительно простои формы ка-
тапультируется (выстреливается) в первом случае в неподвижный воздух, а во втором ≈ навстречу струе, выходящей из солла аэродинамич. трубы. Если струя вытекает из сопла со скоростью, соответствующей числу А/=5, а скорость пол╦та модели 4000 м/с, то число М
Рис. 1. Схеыааэро-
баллисти ческой
установки.
модели относительно двшкущсгося воздуха равно 30; при этом дюжно получить число 7?tf~10s и темп-ру торможения jTf)~12QOO К. В аэробаллистич. установке (рис. 1} исследуемая модель 1 выстреливается пушкой 2 навстречу потоку газа, выходящего из сверхзвукового сопла 4; пройдя через критич. сечение сопла, модель улавливается контейнером 5. Через окна 7 в стенках рабочей части в производится фотографирование моделей тепеныл методом. Параллельный пучок света от точечного источника 8 (обычно искровой разряд с длительностью свечения 10~8 с) отражается зеркалом 9, проходит через окна 7 и освещает фотопл╦нку в кассете. Система синхронизации, искровой источник света 8 и оптич. система 9 позволяют получать последовательность фотоснимков, на к-рых видны силу:эт модели и теневая картина е╦ обтекания (рис. 2), Длительность промежутка времени между искровыми разряда- 2 1 ми регистрируется хронометром. Расстояние, проходимое моделью за это время, определяется
Рис. 2. Тсжевая фотография летящей подели: 1 ≈ ударные волны; 2 ≈ в линия.
но расстоянию между визирными линиями, нанесенными на защитных ст╦клах окон (рис. 2), и по положению модели относительно визирной линии на фотоснимке. Полученные данные позволяют вычислить скорость и ускорение, а следовательно, и суммарную аэродинамическую силу, действующую на модель. Малогабаритная телеметрическая аппаратура да╦т возможность вести и др. измерения непосредственно на летящей модели.
Аналогичные исследования выполняются при помогли летающих моделей, к-рые катапультируются
4
Рис. 8. Испытание в свободном пол╦те: 1 ≈ исслгдуе.шш модель; и ≈ телеметрия; ^ ≈ ракетный двигатель; -; ≈ сгаби.'шяатсфы.
установками, сбрасываются с самол╦те» или разгоняются спец. ракетами {рис. 3). Летающие модели обычно имеют значит, размеры и достаточно сложную форму, Измерит, п телеметрич. аппаратура, устанавливаемая на модели, в сочетании с наземным оборудованием позволяет вести детальное исследование сил, действующих на модель и е╦ элементы, изучать нагревание модели и т, п. Недостатки этого метода А. э. ≈ сложность и дороговизна, ограничивающие возможность проведения систематич. исследований.
Ракетная тележка (рис. 4) представляет собой площадку, к-рая движется по рельсам и ускоряется системой ракетных двигателей. Исследуемая модель и измерит. аппаратура крепятся на спец. раме. Совр. ра-
")
}
