RU1779969C - Способ определени аэродинамических сил и моментов при апериодическом перемещении модели и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к экспериментальной аэродинамике летательных аппаратов . Цель изобретени  - повышение точности измерений путем уменьшени  воздействи  на модель возмущений в момент ее останова и расширение экспериментальных возможностей. Способ определени  аэродинамических сил и моментов при апериодическом перемещении модели заключаетс  в отклонении модели от равновесного положени  в потоке аэродиИзобретение относитс  к экспериментальной аэродинамике летательных аппаратов (ЛА). Известен способ определени  аэродинамических характеристик летательных аппаратов , основанный на определении мгновенных давлений при апериодическом перемещении модели в потоке газа АДТ. Модель летательного аппарата устанавлинамической трубы, освобождении ее от св зей и при свободном перемещении модели ее остановке при помощи фиксатора в моменты смены направлени  вектора скорости а (т.), непрерывно определ емого в ходе эксперимента. Устройство дл  реализации данного способа содержит модель летательного аппарата, закрепленный на поддерживающем устройстве шарнирный механизм, датчик положени , тензодинамометр, пружинный привод, фиксатор и механизм взвода и перемещени  модели. Фиксатор выполнен в виде установленного в полой трубке с возможностью перемещени  стержн , наконечник которого выполнен с конической поверхностью и размещенной между этой конической поверхностью и стенкой полой трубки подпружиненной обоймой элементов качени . Причем поверхность конического наконечника выполнена с углом наклона, не превышающим угол трени  материала наконечника, а пружинный привод закреплен на подвижном стержне фиксатора и выполнен со сменной жесткостью. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил. вают в потоке АДТ, отклон ют от нейтрального положени , отт гивают пружиной, но удерживают от перемещени  специальным стопором. Если стопор отпустить, то модель под действием пружины быстро отклон етс  на новый угол атаки по некоторому закону а (t), который заранее не задаетс  и определ етс  по записи датчика положени . Во врем  движени  модели измер ют XI VI Ю ю ( о

Description

давление в точках ее поверхности с помощью датчиков, а затем вычисл ют суммарные аэродинамические силы и моменты.

Известный способ реализуетс  на устройстве , содержащем испытуемую модель, св занную с поддерживающим устройством посредством шарнирного механизма, датчик положени , механизм взвода и перемещени  с пружинным приводом, фиксатор и датчики давлени , расположенные в модели .

Этот путь сопр жен с большими трудност ми реализации измерений суммарных нестационарных аэродинамических нагрузок на срывных режимах обтекани , а точность определени  зависит от количества и динамических характеристик датчиков давлени .

Целью изобретени  дл  способа  вл етс  повышение точности измерени  путем уменьшени  воздействи  на модель возмущений в момент ее останова, а целью устройства - повышение точности измерений путем уменьшени  воздействи  на модель возмущений в момент ее останова и расши- рени  экспериментальных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе определени  аэродинамических сил и моментов при апериодическом перемещении модели, заключающемс  в том, что в газовом потоке аэродинамической трубы модель с удерживающей ее св зью отклон ют от равновесного положени  и фиксируют, затем освобождают модель от св зи и при свободном перемещении с помощью фиксатора останавливают, измер ют при этом угловое положение модели a (t), аэродинамические силы Y(t) и моменты Mz(t), дополнительно измер ют скорость d(t) изменени  углового положени  модели, причем измерени  провод т непрерывно, а модель останавливают в момент смены направлени  вектора скорости cr(t).

Поставленна  цель достигаетс  также тем, что устройство дл  экспериментального определени  аэродинамических сил и моментов при апериодическом перемещении модели, содержащее стойку с шарнирным механизмом поддержани  модели, св занный с моделью механизм взвода и перемещени  с пружинным приводом и закрепленный на стойке фиксатор, снабжено тензодинамометром, прикрепленным своей плавающей головкой к модели и жестко св занным с шарнирным механизмом, фиксатор выполнен в виде установленного в полой трубке с возможностью перемещени  стержн , наконечник которого выполнен с конической поверхностью и

размещенной между конической поверхностью наконечника и стенкой полой трубки подпружиненной обоймой элементов качени , причем конический наконечник выполнен с углом наклона его поверхности, не /февышающимугол трени  материала наконечника , а пружинный привод закреплен на подвижном стержне фиксатора и выполнен сборным с возможностью замены пружины.

На чертеже представлена конструктивна  схема устройства, реализующа  предлагаемый способ.

Устройство состоит из следующих основных узлов и элементов: испытуемой модели 1, поддерживающей стойки 2 с шарнирным механизмом 3 поддержани  модели, с встроенными в нем датчиком 4 положени , и тензодинамометром 5, земл  которого крепитс  к подвижному звену

б шарнирного механизма 3, а к его плавающей головке 5 крепитс  модель 1, механизма 7 взвода и перемещени  модели со стопором 8 исходного положени , толкател ми 9 и 10, св занными с исполнительным

элементом механизма 7, механизма перемещени  модели с пружинным приводом 11, фиксатора 12 с односторонней кинематической св зью, состо щего из трубки 13, жестко прикрепленной к корпусу поддерживающей стойки 2 в плоскости отклонени  модели, подвижного стержн  14, один конец которого шарнирно св зан с подвиж-. ным звеном 6 шарнирного механизма или модели 1, а другой имеет конический наконечник 15, расположенный во внутренней полости трубки 13, и подпружиненную обойму 16 с набором шариков (или роликов) 17, расположенных между внутренней полостью трубки 13 и конической поверхностью

наконечника 15, уклон которого не превышает угла трени  материалов, контактирующих с шариками 17, причем один конец пружинного привода 11 прикреплен к корпусу поддерживающей стойки 2, а другой к подвижному стержню 14 или модели 1.

Устройство работает следующим образом ,

В потоке газа АДТ при помощи механизма 7 взвода и перемещени  модель 1 отклон ют в исходное положение, затем освобождают и при свободном перемещении с помощью фиксатора 12 останавливают , при этом регистрируют угловое положение модели 1 и непрерывно измер ют аэродинамические силы и моменты во времени, дополнительно измер ют скорость a (t) углового положени  модели, а мо- дель 1 в ее свободном движении останавливают в момент смены направлени  вектора скорости a(t). При этом толкатель 9 исполнительного элемента механизма 7 отжимает пружину обоймы 16, освобождает фиксатор 12 и, не преп тству  перемещению подвижного стержн  14 в сторону взвода, упира сь в его торец и обжима  пружину 11, отклон ет модэль 1 в исходное положение до срабатывани  стопора 8 (контроль дистанционный по показанию датчика 4 положени ). При обратном ходе исполнительного элемента механизма 7 толкатель 9 освобождает пружину обоймы 16, элементы качени  вход т в контакт с внутренней поверхностью трубки 13 и конической поверхностью наконечника 15 в еле- д щем режиме и не преп тствуют движению подвижного стержн  14 в обратном направлении. При дальнейшем движении исполнительного элемента толкатель 10 освобождает стопор 8 и под воздействием аэродинамических сил и силы обжати  пружины 11 модель отклон етс  к нейтральному положению, проскакивает его под воздействием сил инерции, обжимает пружину 11 в другом направлении и в момент уравновешивани  сил инерции с позиционной силой обжати  пружины 11 модель останавливаетс . В этот момент времени аэродинамические силы, действующие на модель, и сила обжати  пружины передают- с  на контактирующие с шариками 17 поверхности и заклинивают их, так как угол конусности наконечника меньше угла трени  контактирующих поверхностей. Затем по измеренным во времени с момента фик- сации аэродинамическим силе Y(t), моменту Mz(t) и положению модели u(t) определ ют статические и нестационарные аэродинамические характеристики модели, а также оценивают характерные времена запазды- вани  разрушени  (восстановлени ) структуры течени . Затем эксперимент повтор ют с выбором нового исходного положени  и скорости перемещени  модели.

Технико-экономическа  эффективность использовани  изобретени  определ етс  тем, что оно дает возможность нар ду с измерением распределзнич давлени  на поверхности модели измер ть во времени коэффициенты суммарных аэродинамиче- ских сил и моментов Y{tJ, M2(t), характерные времена перестройки структуры течени  после останова модели в потоке газа АДТ, а при отклоненном фиксаторе может работать как установка свободных колебаний, основанна  на отклонении модели от нейтрального положени , фиксации в этом поло- жении, свободных колебани х после освобождени  (сброса), измерении положени  модели, аэродинамических сил и моментов во времени, расшир   таким образом экспериментальные возможности и производительность эксперимента более, чем в 3 раза при проведении подобных испытаний .

Предварительные испытани  на стенде и в АДТ при помощи макета показали, что возмущени  на модель в момент фиксации практически отсутствуют и измерение суммарных нестационарных аэродинамических характеристик осуществл етс  с повышенной точностью.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   1,Способ определени  аэродинамических сил и моментов при апериодическом перемещении модели, заключающийс  в том, что в газовом потоке аэродинамической трубы модель с удерживающей ее св зью отклон ют от равновесного положени  и фиксируют, затем освобождают модель от св зи и при свободном перемещении с помощью фиксатора останавливают , измер ют при этом угловое положение а (т.) модели, аэродинамические силы Y(t) и моменты Mz(t), отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности измерений путем уменьшени -воздействи  на модель возмущений в момент ее останова , дополнительно измер ют скорость d(t) изменени  углового положени  модели, причем измерени  провод т непрерывно, а модель останавливают в момент смены направлени  вектора скорости cT(t).
2. 2.Устройство дл  определени  аэродинамических сил и моментов при апериодическом перемещении модели, содержащее стойку с шарнирным механизмом поддержани  модели, св занный с моделью механизм взвода и перемещени  с пружинным приводом и закрепленный на стойке фиксатор , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений путем уменьшени  воздействи  на модель возмущений в момент ее останова и расширени  экспериментальных возможностей путем обеспечени  процесса исследований свободных колебаний при отключенном фиксаторе , оно снабжено тензодинамометром, закрепленным своей плавающей головкой к модели и жестко св занным с шарнирным механизмом стойки, а фиксатор выполнен в виде полой трубки, установленного в ней с возможностью перемещени  стержн , наконечник которого выполнен с конической поверхностью, и размещенной между конической поверхностью наконечника и стенкой полой трубки подпружиненной обоймой элементов качени , причем конический наконечник выполнен с углом наклона его поверхности , не превышающим угол трени 

   вод закреплен на подвижном стержне фиксатора .
3. 3. Устройство по п.2, отличающее- с   тем, что пружинный привод выполнен

   материала наконечника, а пружинный при- 5 сборным с возможностью замены пружины.