RU2314505C2

RU2314505C2 - Air pressure gage

Info

Publication number: RU2314505C2
Application number: RU2005134288/28A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Алексеев (RU); Николай Васильевич Алексеев; тлов В чеслав Николаевич Д (RU); Вячеслав Николаевич Дятлов; Владимир Георгиевич Кравцов (RU); Владимир Георгиевич Кравцов; ев Владимир Васильевич Лед (RU); Владимир Васильевич Ледяев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Аэроприбор-Восход"
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2008-01-10
Also published as: RU2005134288A

Abstract

FIELD: measuring technique.

SUBSTANCE: air pressure gage is made of round cone (1) and comprises central opening (3) and peripheral receiving openings (4) and (5). Plate (7) abuts against the bottom face of the gage. The area of the plate exceeds the area of the bottom face. Receiving opening (6) for measuring Mach number and static pressure is made in the plate.

EFFECT: enhanced precision.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров плоского течения газообразных сред или для определения параметров движения твердых тел, самолетов, ракет и т.п. относительно воздушной среды.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the parameters of the plane flow of gaseous media or to determine the motion parameters of solids, aircraft, rockets, etc. relative to the air environment.

Известен приемник воздушного давления, представляющий собой тело цилиндрической формы (см. патент России №1723879, G01L 19/00. - 1990). Приемник размещается поперек потока и предназначен для измерения величины и направления скорости плоских потоков газа, а также для измерения статического давления и числа Маха. На части цилиндрической поверхности приемника, являющейся частью боковой поверхности круглого цилиндра, расположены приемные отверстия - центральное и периферийные, служащие для определения направления и величины скорости потока газа. На грани цилиндрической поверхности, находящейся при измерениях с подветренной стороны (на донной торцевой поверхности), расположено приемное отверстие, предназначенное для измерения числа Маха и статического давления.A known receiver of air pressure, which is a cylindrical body (see Russian patent No. 1723879, G01L 19/00. - 1990). The receiver is placed across the flow and is designed to measure the magnitude and direction of velocity of flat gas flows, as well as to measure static pressure and Mach number. On the part of the cylindrical surface of the receiver, which is part of the side surface of the circular cylinder, there are receiving holes - central and peripheral, which serve to determine the direction and magnitude of the gas flow rate. On the edge of the cylindrical surface, which is measured from the leeward side (on the bottom end surface), there is a receiving hole designed to measure the Mach number and static pressure.

К недостаткам приемника относятся погрешности измерения статического давления и числа Маха, связанные с наличием у него верхнего плоского основания, возмущающего поток, а также с тем, что при изменении углов скоса (направления потока) срыв потока осуществляется не только с ребер (не одновременно со всех ребер), ограничивающих донную торцевую поверхность, на которой расположено приемное отверстие, но и с его боковой поверхности, являющейся частью поверхности круглого цилиндра, при этом координата точки отрыва потока от поверхности круглого цилиндра (в полярной системе координат, связанной с плоскостью поперечного сечения приемника) нестабильна и может изменяться в диапазоне углов 80÷140° (см. Аэродинамика ракет: в 2-х кн. Кн.1. / Под ред. М.Хемша, Дж.Нилсена. - М.: Мир. - 1989. С.264-265). К недостаткам приемника относятся и дополнительные погрешности измерения величины скорости и направления потока на дозвуковых скоростях, связанные с тем, что возмущения, вызванные отрывом потока от поверхности приемника, распространяются назад по потоку. Это приводит к появлению пульсаций скоростей и давлений газа в районе расположения центрального и периферийных приемных отверстий.The receiver’s disadvantages include errors in the measurement of static pressure and the Mach number associated with the presence of an upper flat base disturbing the flow, as well as the fact that when the bevel angles (flow direction) are changed, the flow is interrupted not only from the ribs (not simultaneously from all ribs) bounding the bottom end surface on which the receiving hole is located, but also from its lateral surface, which is part of the surface of a round cylinder, while the coordinate of the flow separation point from the surface is round about the cylinder (in the polar coordinate system associated with the plane of the receiver’s cross section) is unstable and can vary in the range of angles 80 ÷ 140 ° (see Aerodynamics of rockets: in 2 books, Book 1. / Ed. by M. Hemsha, J. Nielsen. - M.: Mir. - 1989. S. 264-265). The disadvantages of the receiver include additional errors in measuring the magnitude of the velocity and direction of flow at subsonic speeds, due to the fact that disturbances caused by separation of the flow from the surface of the receiver propagate backward along the flow. This leads to the appearance of pulsations of gas velocities and pressures in the region where the central and peripheral receiving holes are located.

Причина, вызывающая указанные недостатки, заключается в том, что давления, измеренные донным приемным отверстием приемника, зависят от числа Рейнольдса - вязкости потока и от начальной турбулентности потока, т.к. линии отрыва потока от части поверхности приемника, являющейся частью поверхности кругового цилиндра, изменяют свое положение в зависимости от указанных параметров, а пульсации давлений и скоростей газа, вызванные отрывом потока от поверхности приемника на дозвуковых скоростях обтекания, распространяются назад по потоку и охватывают область расположения центрального и периферийных приемных отверстий. Аэродинамические трубы характеризуются высоким (по сравнению со свободной атмосферой) уровнем начальной турбулентности, в связи с чем полученные в них тарировочные зависимости, используемые для определения параметров потока, будут неточны и нестабильны в свободной атмосфере или в потоках с другим уровнем начальной турбулентности. Все эти факторы приводят в итоге к случайному изменению давлений на донной торцевой поверхности приемника и в районе расположения центрального и периферийных приемных отверстий и вызывают погрешности измерения воздушных параметров.The reason causing these drawbacks is that the pressures measured by the receiver’s bottom inlet depend on the Reynolds number — the viscosity of the stream and the initial flow turbulence, because the lines of flow separation from a part of the receiver’s surface, which is part of the surface of a circular cylinder, change their position depending on the indicated parameters, and the pressure pulsations and gas velocities caused by separation of the flow from the receiver’s surface at subsonic flow velocities propagate backward along the flow and cover the central region and peripheral receiving holes. Wind tunnels are characterized by a high (compared with the free atmosphere) level of initial turbulence, and therefore the calibration dependences obtained in them, used to determine the flow parameters, will be inaccurate and unstable in a free atmosphere or in flows with a different level of initial turbulence. All these factors ultimately lead to a random change in pressure on the bottom end surface of the receiver and in the area of the central and peripheral receiving holes and cause errors in the measurement of air parameters.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является приемник воздушных давлений, представляющий собой тело, ограниченное частью боковой поверхности кругового конуса и секущей круговой конус плоскостью, являющейся донной торцевой поверхностью приемника (см. патент России №2227906, G01L 19/00. - 2002). Приемник также располагается поперек потока и предназначен для измерения величины и направления скорости плоских потоков газа, а также для измерения статического давления и числа Маха. На части поверхности приемника, представляющей собой часть боковой поверхности кругового конуса, расположены приемные отверстия - центральное и периферийные, предназначенные для определения направления и величины скорости потока газа. На секущей поверхность вращения плоскости - на донной торцевой поверхности приемника, расположено приемное отверстие, предназначенное для измерения числа Маха и статического давления.Closest to the invention in terms of essential features is an air pressure receiver, which is a body bounded by a part of the side surface of a circular cone and a secant circular cone by a plane that is the bottom end surface of the receiver (see Russian patent No. 2227906, G01L 19/00. - 2002) . The receiver is also located across the flow and is designed to measure the magnitude and direction of velocity of flat gas flows, as well as to measure static pressure and Mach number. On the part of the surface of the receiver, which is a part of the side surface of the circular cone, there are receiving holes - central and peripheral, designed to determine the direction and magnitude of the gas flow rate. On the secant plane of rotation of the plane - on the bottom end surface of the receiver, there is a receiving hole designed to measure the Mach number and static pressure.

К недостаткам приемника относятся погрешности измерения числа Маха и статического давления, связанные с тем, что при изменении углов скоса (направления потока) срыв потока осуществляется не только с ребер (не одновременно со всех ребер), ограничивающих донную торцевую поверхность приемника, на которой расположено приемное отверстие, предназначенное для измерения статического давления и числа Маха, но и с его боковой поверхности, являющейся частью боковой поверхности кругового конуса, при этом координата точки отрыва потока от части конической поверхности (в полярной системе координат, связанной с плоскостью поперечного сечения приемника) нестабильна и может изменяться в широком диапазоне углов (как у аналога). К недостаткам приемника относятся и погрешности измерения величины скорости и направления потока, связанные с тем, что при дозвуковых скоростях обтекания, возмущения, вызванные отрывом потока от поверхности приемника, распространяются назад по потоку, что приводит к появлению пульсаций скоростей и давлений газа в районе расположения центрального и периферийных приемных отверстий.The disadvantages of the receiver include errors in the measurement of the Mach number and static pressure, due to the fact that when changing the angles of the bevel (flow direction), the flow is interrupted not only from the ribs (not simultaneously from all ribs), which limit the bottom end surface of the receiver, on which the receiver a hole designed to measure static pressure and Mach number, but also from its side surface, which is part of the side surface of the circular cone, while the coordinate of the flow separation point from the part of the cone cal surface (in the polar coordinate system associated with the receiver of the cross-sectional plane) is not stable and may vary over a wide range of angles (as in the analogue). The receiver’s disadvantages include measurement errors of the velocity and direction of flow due to the fact that at subsonic flow velocities, disturbances caused by separation of the flow from the receiver surface propagate backward through the flow, which leads to the appearance of pulsations of gas velocities and pressures in the region where the central and peripheral receiving holes.

Причина, приводящая к погрешностям измерений, заключается в том, что давления, измеренные донным приемным отверстием, зависят от числа Рейнольдса - вязкости потока и от начальной турбулентности потока, т.к. линии отрыва потока от поверхности приемника, являющейся частью боковой поверхности кругового конуса, изменяют свое положение в зависимости от указанных параметров, что приводит к случайному изменению давлений в донной области и, как следствие этого, к погрешностям измерений. В связи с изложенным, полученные для приемника давлений тарировочные зависимости, используемые для определения параметров потока, будут неточны и нестабильны в потоках с другим уровнем начальной турбулентности. Центральное и периферийные приемные отверстия, служащие для определения направления и величины скорости потока газа, у приемника находятся в непосредственной близости от области срывного течения газа, что приводит к передаче пульсаций давлений назад по потоку - к центральному и периферийным приемным отверстиям при дозвуковых скоростях обтекания и, как следствие этого, - к погрешностям измерения скорости, направления потока, статического давления и числа Маха.The reason leading to measurement errors is that the pressures measured by the bottom inlet depend on the Reynolds number — the viscosity of the stream and on the initial turbulence of the stream, because the lines of flow separation from the surface of the receiver, which is part of the lateral surface of the circular cone, change their position depending on the specified parameters, which leads to a random change in pressure in the bottom region and, as a consequence, to measurement errors. In connection with the above, the calibration dependences obtained for the pressure receiver used to determine the flow parameters will be inaccurate and unstable in flows with a different level of initial turbulence. The central and peripheral inlet openings, which serve to determine the direction and magnitude of the gas flow rate, at the receiver are in close proximity to the stagnant gas flow region, which leads to the transmission of pressure pulsations back downstream to the central and peripheral inlet openings at subsonic flow velocities and, as a consequence of this, to errors in the measurement of speed, flow direction, static pressure, and Mach number.

Изобретение направлено на решение задачи повышения точности измерения статического давления и числа Маха в потоках газа, движущихся с дозвуковыми, трансзвуковыми и сверхзвуковыми скоростями, а также величины скорости и направления течения газа в потоках, движущихся с дозвуковыми скоростями.The invention is aimed at solving the problem of increasing the accuracy of measuring static pressure and the Mach number in gas flows moving at subsonic, transonic and supersonic speeds, as well as the magnitude of the velocity and direction of gas flow in flows moving at subsonic speeds.

Технический результат заключается в повышении точности измерения статического давления и числа Маха в плоских потоках газа, движущихся с дозвуковыми, трансзвуковыми и сверхзвуковыми скоростями, а также величины скорости и направления течения газа в потоках, движущихся с дозвуковыми скоростями, за счет придания приемнику формы, обеспечивающей стабильность положения линий отрыва потока с ребер, ограничивающих донную торцевую поверхность приемника, на которой расположено донное приемное отверстие, а также за счет уменьшения пульсаций давлений в местах расположения центрального и периферийных приемных отверстий.The technical result consists in increasing the accuracy of measuring static pressure and the Mach number in plane gas flows moving at subsonic, transonic and supersonic speeds, as well as the velocity and direction of gas flow in flows moving at subsonic speeds, by giving the receiver a shape that ensures stability the position of the flow separation lines from the ribs restricting the bottom end surface of the receiver on which the bottom receiving hole is located, and also by reducing ripple abnormalities at the locations of the central and peripheral receiving holes.

Технический результат достигается тем, что приемник воздушных давлений для плоских потоков газа, представляющий собой тело, ограниченное частью боковой поверхности кругового конуса, ось которого предназначена для установки приемника поперек потока, с расположенными на его поверхности центральным и периферийными приемными отверстиями, предназначенными для определения направления и величины скорости потока газа, и приемным отверстием, предназначенным для измерения числа Маха и статического давления, расположенным на донной торцевой поверхности приемника, содержит пластину, примыкающую к его донной торцевой поверхности, площадь которой превышает площадь донной торцевой поверхности и определяется из условия, что касательная к любой части боковой поверхности кругового конуса, проведенная в плоскости сечения приемника, параллельной плоскости основания, имеющая общую точку с ребром пластины, образует угол с линией пересечения вертикальной плоскости симметрии приемника с плоскостью основания больший максимальной величины модуля угла скоса потока, а приемное отверстие для измерения числа Маха и статического давления выполнено в пластине.The technical result is achieved in that the air pressure receiver for flat gas flows, which is a body bounded by a part of the side surface of a circular cone, whose axis is designed to mount the receiver across the stream, with central and peripheral receiving holes located on its surface, designed to determine the direction and gas flow rate, and a receiving hole for measuring the Mach number and static pressure, located on the bottom end the surface of the receiver, contains a plate adjacent to its bottom end surface, the area of which exceeds the area of the bottom end surface and is determined from the condition that the tangent to any part of the side surface of the circular cone, drawn in the sectional plane of the receiver parallel to the plane of the base, having a common point with an edge plate, forms an angle with the line of intersection of the vertical plane of symmetry of the receiver with the base plane greater than the maximum modulus of the angle of the bevel of the flow, and the receiving hole A measure for the Mach number and static pressure is made in the plate.

На фиг.1 изображен общий вид приемника давлений. На фиг.2 и фиг.3 изображены поля скоростей для известного и заявляемого приемников давления.Figure 1 shows a General view of the pressure receiver. Figure 2 and figure 3 shows the velocity field for the known and claimed pressure receivers.

Заявляемый приемник воздушных давлений (см. фиг.1) представляет собой тело, ограниченное частью боковой поверхности кругового конуса - 1, ось которого - 2 предназначена для установки приемника поперек потока, с расположенными на его поверхности центральным - 3 и периферийными - 4, 5 приемными отверстиями, предназначенными для определения направления - ε (угла скоса потока) и величины скорости потока газа - V_∞, и приемным отверстием - 6, предназначенным для измерения числа Маха и статического давления, расположенным на донной торцевой поверхности приемника - АВС. Приемник содержит пластину - 7, площадь которой превышает площадь грани, образованной сечением кругового конуса плоскостью, а величина площади определяется из условия, что касательная DE (D'E') к любой части боковой поверхности кругового конуса, проведенная в плоскости сечения приемника К, параллельной плоскости основания - 1, имеющей общую точку с ребром пластины - F (F'), образует угол γ с линией HG пересечения вертикальной плоскости симметрии приемника с плоскостью основания, больший максимальной величины модуля угла скоса потока.The inventive receiver of air pressures (see figure 1) is a body bounded by a part of the lateral surface of a circular cone - 1, the axis of which - 2 is designed to mount the receiver across the flow, with central - 3 and peripheral - 4, 5 receivers located on its surface openings intended for the direction of - ε (bevel angle of flow) and the magnitude of gas flow rate - V _∞, and the receiving hole - 6, intended for the measurement of the Mach number and the static pressure arranged on the bottom end surfaces Receiver - ABC. The receiver contains a plate - 7, the area of which exceeds the area of the face formed by the cross-section of the circular cone by the plane, and the size of the area is determined from the condition that the tangent DE (D'E ') to any part of the side surface of the circular cone, drawn in the plane of the cross-section of the receiver K, parallel to the base plane - 1, having a common point with the edge of the plate - F (F '), forms the angle γ with the line HG of intersection of the vertical plane of symmetry of the receiver with the base plane, greater than the maximum modulus of the angle of the bevel of the flow.

На фиг.2 изображено поле скоростей (изолинии скорости) в плоскости расположения приемных отверстий для приемника воздушных давлений (прототип), тело которого ограничено частью боковой поверхности кругового конуса - 1 для числа Маха набегающего слева потока М_∞=0,5. Более темные места соответствуют максимальным и минимальным значениям скорости газа. Позицией 8 обозначено поле скоростей у части боковой поверхности кругового конуса в районе расположения одного из периферийных приемных отверстий для значения тангенциальной скорости газа V_τ=323 (м/с). Позицией 9 обозначено поле скоростей у части боковой поверхности кругового конуса в районе расположения второго периферийного приемного отверстия для значения тангенциальной скорости газа V_τ=255 (м/с). Позицией 10 обозначена дорожка Кармана за приемником давлений.Figure 2 shows the velocity field (velocity isolines) in the plane of the receiving holes for the air pressure receiver (prototype), the body of which is limited by a part of the lateral surface of the circular cone - 1 for the Mach number of the incoming flow on the left M _∞ = 0.5. Darker spots correspond to the maximum and minimum values of the gas velocity. Position 8 denotes the velocity field at a part of the lateral surface of the circular cone in the region where one of the peripheral receiving holes is located for the tangential velocity of the gas V _τ = 323 (m / s). Position 9 denotes the velocity field at a part of the lateral surface of the circular cone in the region of the second peripheral receiving hole for the tangential velocity of the gas V _τ = 255 (m / s). Position 10 denotes the Pocket path behind the pressure receiver.

На фиг.3 изображено поле скоростей (изолинии скорости) в плоскости расположения приемных отверстий для заявляемого приемника воздушных давлений, тело которого ограничено частью боковой поверхности кругового конуса, с примыкающей к нему пластиной - 7 для набегающего слева потока, число Маха М_∞=0,5. Более темные места соответствуют максимальным и минимальным значениям скорости газа. Позицией 11 обозначено поле скоростей у части боковой поверхности кругового конуса в районе расположения одного из периферийных приемных отверстий для значения тангенциальной скорости газа V_τ=162 (м/с). Позицией 12 обозначено поле скоростей у части боковой поверхности кругового конуса в районе расположения второго периферийного приемного отверстия для значения тангенциальной скорости газа V_τ=148 (м/с). Позицией 13 обозначено поле скоростей за ребром пластины, максимальное значение скорости газа V_τ=246 (м/с). Позицией 14 обозначено поле скоростей за противоположным ребром пластины, значение тангенциальной скорости газа V_τ=197 (м/с). Позицией 15 обозначена дорожка Кармана за приемником давлений.Figure 3 shows the velocity field (velocity isolines) in the plane of the receiving holes for the inventive receiver of air pressures, the body of which is limited to part of the side surface of the circular cone, with an adjacent plate - 7 for the flow on the left, Mach number M _∞ = 0, 5. Darker spots correspond to the maximum and minimum values of the gas velocity. 11 indicates the velocity field at a part of the lateral surface of the circular cone in the region where one of the peripheral receiving holes is located for the tangential gas velocity V _τ = 162 (m / s). 12 indicates the velocity field at a part of the lateral surface of the circular cone in the region of the second peripheral receiving hole for the tangential velocity of the gas V _τ = 148 (m / s). Position 13 denotes the velocity field behind the edge of the plate, the maximum value of the gas velocity V _τ = 246 (m / s). Position 14 denotes the velocity field behind the opposite edge of the plate, the value of the tangential velocity of the gas V _τ = 197 (m / s). Position 15 denotes the Pocket path behind the pressure receiver.

Приемник давлений работает следующим образом. Сначала для заявляемого устройства с целью установления взаимосвязи давлений, воспринимаемых приемными отверстиями, с параметрами плоского воздушного (или газового) потока: углами скоса, числами Маха, статическим давлением проводят продувки приемника в аэродинамической трубе, по результатам которых находят градуировочные зависимости, которые могут иметь следующий вид:The pressure receiver operates as follows. First, for the inventive device in order to establish the relationship of the pressures perceived by the receiving openings with the parameters of a flat air (or gas) flow: bevel angles, Mach numbers, static pressure, the receiver is purged in the wind tunnel, according to the results of which calibration dependencies are found, which can have the following view:

- для угла скоса- for bevel angle

f_ε(ε)=(P₄-P₃)/(P₅+P₃-2P₆);f _ε (ε) = (P ₄ -P ₃ ) / (P ₅ + P ₃ -2P ₆ );

- для числа Маха- for Mach number

f_M(M)=p₃/p₆;f _M (M) = p ₃ / p ₆ ;

- для статического давления- for static pressure

где P_i - давление; i - номер приемного отверстия (см. фиг.1); ε - угол скоса потока; М - число Маха; Р_ст - статическое давление.where P _i is the pressure; i is the number of the receiving hole (see figure 1); ε is the angle of the bevel of the flow; M is the Mach number; P _article - static pressure.

Затем, при определении параметров воздушного потока или при определении параметров движения твердых тел, самолетов, ракет и т.п. относительно воздушной среды, используя градуировочные зависимости, решают обратную задачу - по измеренным давлениям находят: угол скоса, число Маха, статическое давление, а уже по найденным значениям числа Маха и статического давления - скорость потока.Then, when determining the parameters of the air flow or when determining the parameters of motion of solids, aircraft, rockets, etc. relative to the air, using calibration dependences, they solve the inverse problem - by measured pressures they find: bevel angle, Mach number, static pressure, and already found values of the Mach number and static pressure determine the flow velocity.

Рассмотрим особенности обтекания прототипа и заявляемого приемника воздушных давлений и покажем, почему именно выполнение приемника согласно фиг.1 позволяет обеспечить достижение заявляемого технического результата.Consider the features of the flow around the prototype and the claimed receiver of air pressures and show why it is the implementation of the receiver according to figure 1 allows to achieve the claimed technical result.

Как следует из приведенных выше формул, общих для прототипа и заявляемого приемника, все они содержат давление Р₆, воспринимаемое приемным отверстием, расположенным на донной торцевой поверхности приемника, в связи с чем, точность измерении параметров воздушного потока приемниками, содержащими приемное отверстие в зоне отрывного течения, в значительной степени определяется точностью измерения давления P₆.As follows from the above formulas common to the prototype and the claimed receiver, all of them contain a pressure P ₆ perceived by a receiving hole located on the bottom end surface of the receiver, and therefore, the accuracy of measuring air flow parameters by receivers containing a receiving hole in the separation zone flow is largely determined by the accuracy of the pressure measurement P ₆ .

Только стабильность и не случайность получаемых градуировочных зависимостей позволяет обеспечить высокую точность определения параметров воздушного (газового) потока при измерении давлений в донной области - зоне отрывного течения. Для прототипа, представляющего собой тело, ограниченное только частью поверхности кругового конуса и гранью, образованной сечением конуса плоскостью, не удается получить в донной области течение со стабильными и не изменяющимися случайным образом во времени параметрами (скоростью, плотностью, давлением) из-за того, что отрыв потока при изменении углов скоса не может осуществляться одновременно со всех ребер, ограничивающих грань приемника, на которой расположено донное приемное отверстие. Отрыв потока осуществляется, в том числе, и с части поверхности вращения, а для тел с плавными обводами координаты линии отрыва потока от поверхности тела зависят от параметров набегающего потока: числа Рейнольдса, начальной турбулентности (см. Аэродинамика ракет: в 2-х кн. Кн.1. / Под ред. М.Хемша, Дж.Нилсена. - М.: Мир. - 1989. С.261-267).Only the stability and non-randomness of the obtained calibration dependences allows us to ensure high accuracy in determining the parameters of the air (gas) flow when measuring pressures in the bottom region — the separation flow zone. For a prototype, which is a body limited only by a part of the surface of a circular cone and a face formed by a section of the cone by a plane, it is not possible to obtain a flow in the bottom region with stable parameters that do not change randomly in time (speed, density, pressure) due to that the separation of the flow when changing the angles of the bevel cannot be carried out simultaneously from all the ribs that bound the face of the receiver, on which the bottom receiving hole is located. The flow is separated, including from a part of the rotation surface, and for bodies with smooth contours, the coordinates of the flow separation line from the body surface depend on the parameters of the incoming flow: Reynolds number, initial turbulence (see Aerodynamics of rockets: in 2 kn. Book 1. / Under the editorship of M. Hemsch, J. Nielsen. - M .: Mir. - 1989. S.261-267).

Течение с параметрами, изменяющимися неслучайным образом, может быть получено лишь для тел, форма которых обеспечивает отрыв потока в строго определенных местах вне зависимости от параметров набегающего потока (числа Рейнольдса, начальной турбулентности потока). Заявляемый приемник воздушных давлений содержит такие элементы конструкции - ребра пластины 7, которые всегда будут являться линиями отрыва потока, если (см. фиг.1) касательная DE (D'E') к любой части боковой поверхности кругового конуса, проведенная в плоскости сечения приемника, параллельной плоскости основания - I, имеющая общую точку с ребром пластины - F (F'), образует угол γ с линией HG пересечения вертикальной плоскости симметрии приемника с плоскостью основания больший максимальной величины модуля угла скоса потока ε. При выполнении неравенства γ>|ε| пластина 7 (см. фиг.1) ни при каких значениях углов скоса потока ε (направление потока) не будет находиться в аэродинамической тени от конического тела приемника, вследствие чего именно все ребра пластины 7 (а не поверхность кругового конуса) будут являться линиями отрыва воздушного (газового) потока.A flow with parameters that change in a nonrandom fashion can be obtained only for bodies whose shape ensures flow separation in strictly defined places, regardless of the parameters of the incoming flow (Reynolds number, initial flow turbulence). The inventive air pressure receiver contains such structural elements - ribs of the plate 7, which will always be flow separation lines if (see Fig. 1) a tangent DE (D'E ') to any part of the side surface of the circular cone, drawn in the plane of the receiver parallel to the plane of the base - I, having a common point with the edge of the plate - F (F '), forms an angle γ with the line HG of intersection of the vertical plane of symmetry of the receiver with the plane of the plane greater than the maximum modulus of the angle of inclination of the flow ε. If the inequality γ> | ε | the plate 7 (see Fig. 1) at any values of the angles of the flow ε (flow direction) will not be in the aerodynamic shadow of the conical body of the receiver, as a result of which all the edges of the plate 7 (and not the surface of the circular cone) will be tear lines air (gas) flow.

Только наличие в конструкции приемника давлений острых ребер, находящихся при изменении углов скоса потока с наветренной стороны, позволяет получать стабильные координаты линий отрыва потока и, как следствие этого, минимальные погрешности при измерении давлений в районе приемного отверстия 6 (фиг.1). Измеряемые давления в этом случае будут зависеть только от скорости газового потока, а не от его вязкости и начальной турбулентности.Only the presence in the design of the receiver of pressure of sharp ribs located when changing the angle of the bevel of the flow from the windward side allows us to obtain stable coordinates of the flow separation lines and, as a result, minimal errors when measuring pressure in the region of the receiving hole 6 (Fig. 1). The measured pressures in this case will depend only on the gas flow velocity, and not on its viscosity and initial turbulence.

У прототипа, вследствие того, что одно ребро, образованное сечением кругового цилиндра плоскостью, при изменении углов скоса потока находится с подветренной стороны, т.е. попадает в аэродинамическую тень, линии отрыва нестабильны, что и приводит к погрешностям измерения давлений.The prototype, due to the fact that one rib formed by the cross-section of the circular cylinder by the plane, when changing the angles of the bevel, is located on the leeward side, i.e. falls into the aerodynamic shadow, the separation lines are unstable, which leads to pressure measurement errors.

На дозвуковых скоростях полета за прототипом и заявляемым приемником давлений образуются вихревые структуры - дорожки Кармана (см. фиг.2 и фиг.3). Образующиеся в донной области за приемниками давлений вихри приводят к появлению пульсаций скоростей и давлений газа в районе расположения центрального и периферийных приемных отверстий. Но у заявляемого приемника давлений эти пульсации значительно меньше вследствие того, что срыв потока и образование вихрей происходят у ребер пластины, габаритный поперечный размер которой превышает соответствующий габаритный размер тела приемника давлений, ограниченного частью поверхности кругового конуса. Вследствие этого точность измерения воздушных параметров заявляемым приемником давлений выше, чем у прототипа.At subsonic flight speeds behind the prototype and the claimed pressure receiver, vortex structures — Karman tracks — are formed (see FIG. 2 and FIG. 3). Vortices formed in the bottom region behind the pressure receivers lead to the appearance of pulsations of velocities and gas pressures in the region where the central and peripheral receiving holes are located. But the claimed pressure receiver, these pulsations are much less due to the fact that the flow stall and the formation of vortices occur at the edges of the plate, the overall transverse dimension of which exceeds the corresponding overall size of the body of the pressure receiver, limited by part of the surface of the circular cone. As a result, the accuracy of the measurement of air parameters by the claimed pressure receiver is higher than that of the prototype.

Таким образом, выполнение заявляемого приемника воздушных давлений в форме тела, ограниченного частью боковой поверхности кругового конуса, с примыкающей к нему пластиной позволит повысить точность измерения воздушных параметров как на дозвуковых, так и на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях по сравнению с приемником, выполненным в форме тела, содержащего только часть поверхности вращения без примыкающей к нему пластины.Thus, the implementation of the inventive receiver of air pressures in the form of a body bounded by a part of the lateral surface of a circular cone with a plate adjacent to it will improve the accuracy of measuring air parameters at both subsonic and transonic and supersonic speeds compared to a receiver made in the form of a body containing only part of the surface of rotation without an adjacent plate.

Claims

An air pressure receiver for flat gas flows, which is a body bounded by a part of the lateral surface of a circular cone, the axis of which is designed to mount the receiver across the stream, with central and peripheral receiving holes located on its surface, used to determine the direction and magnitude of the gas flow rate, and a receiving hole for measuring the Mach number and static pressure, located on the bottom end surface of the receiver, characterized in that o the receiver contains a plate adjacent to its bottom end surface, the area of which exceeds the area of the bottom end surface and is determined from the condition that the tangent to any part of the side surface of the circular cone, drawn in the sectional plane of the receiver parallel to the plane of the base, having a common point with the edge of the plate , forms an angle with the line of intersection of the vertical plane of symmetry of the receiver with the base plane greater than the maximum modulus of the angle of inclination of the flow, and the receiving hole for measuring of the number of static pressure and Mach formed in the plate.