RU2392601C1

RU2392601C1 - Device for definition of aerodynamic characteristics of model in supersonic wind tunnel

Info

Publication number: RU2392601C1
Application number: RU2008151818/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Васильевич Пронин (RU); Иван Васильевич Пронин; Сергей Александрович Дергачев (RU); Сергей Александрович Дергачев; Дмитрий Александрович Белоногий (RU); Дмитрий Александрович Белоногий
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-06-20

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, in particular - to devices for definition of aerodynamic characteristics of different modification models in a supersonic wind tunnel whereby one defines summary aerodynamic characteristics of a full-scale aircraft travelling at a supersonic speed and may be used in aviation and aerospace industry. In the device for definition of aerodynamic characteristics of a model in a supersonic wind tunnel containing a model with a detachable head part fixed on strain-gage weighers by way of setting it on the conic part and fixed with a nut connected with a holder installed inside the tunnel, a telecommunication station and a control panel. The strain-gage weighers are fixed on an adapter. Outside the latter a circular cavity is arranged with holes in the butt end for flexible hoses connected with the cooling system and grooves for sealing elements positioned inside the shell contacting with the model head and tail parts. The strain-gage weighers are contained inside two cylindrical thermally insulating casings with The front casing mounted on the shell while the rear casing is mounted on the holder at a gap relative to the front one. The cooling system including the flexible hoses, the liquid tank and the pump is mounted inside the tunnel preparatory compartment.

EFFECT: enhanced precision and reliability of measurement of aerodynamic characteristics of a model in a supersonic wind tunnel.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе, по которым определяются суммарные аэродинамические характеристики натурного изделия, движущегося со сверхзвуковой скоростью, что может быть использовано в авиационной и аэрокосмической промышленности.The present invention relates to measuring technique, namely, devices for determining the aerodynamic characteristics of a model in a supersonic wind tunnel, which determine the total aerodynamic characteristics of a full-scale product moving at a supersonic speed, which can be used in the aviation and aerospace industry.

Известно устройство для определения аэродинамических характеристик модели, содержащее модель тела вращения, закрепленную на тензовесах (внутримодельных тензометрических весах) посредством винта и установленную на державке в аэродинамической трубе (Н.Ф.Краснов и другие. Прикладная аэродинамика. Москва. Высшая школа. 1974 г., стр.275-277).A device is known for determining the aerodynamic characteristics of a model, comprising a model of a body of revolution mounted on a tensile weigher (intramodel tensometric balance) by means of a screw and mounted on a holder in a wind tunnel (NF Krasnov and others. Applied aerodynamics. Moscow. Higher school. 1974. , p. 275-277).

Существенным недостатком этого устройства является конструкция узла крепления модели к тензовесам, не обеспечивающая точность замера параметров модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе из-за мощного теплового потока, перетекающего с модели непосредственно на тензовесы. При числах Маха больше 5 температура торможения изменяется с 540К до 1500К, при М, равном 10,5.A significant drawback of this device is the design of the attachment unit of the model to the tensile weights, which does not ensure the accuracy of measuring the model parameters in a supersonic wind tunnel due to the powerful heat flux flowing from the model directly to the tensile weights. With Mach numbers greater than 5, the braking temperature changes from 540K to 1500K, with M equal to 10.5.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения сил и моментов модели, действующих на нее при испытаниях в сверхзвуковой аэродинамической трубе, содержащее модель со съемной головной частью, закрепленной на тензовесах путем посадки ее на коническую часть и зафиксированной гайкой, тензовесы, соединенные с державкой, установленную в трубе тензостанцию и пульт управления, расположенные в препараторской аэродинамической трубы (Н.Ф.Краснов и другие. Прикладная аэродинамика. Москва. Высшая школа. 1974 г., стр.277-282).The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result is a device for determining the forces and moments of a model acting on it when tested in a supersonic wind tunnel, containing a model with a removable head part mounted on a tensile weights by landing it on a conical part and fixed by a nut, tensile weights connected to a holder, a strain gauge installed in the pipe and a control panel located in the wind tunnel of the preparation (NF Krasnov and others. Prikla bottom aerodynamics. Moscow. Higher school. 1974, pp. 277-282).

Недостатком известного устройства является то, что узел крепления модели, состоящий из съемной головной части, закрепленной на тензовесах путем посадки ее на коническую поверхность тензовесов и зафиксированной гайкой, не позволяет обеспечить точность и надежность определения аэродинамических сил и моментов модели при больших сверхзвуковых скоростях потока в трубе из-за конструкции головной части модели, в которой в месте крепления тензовесов происходит интенсивная передача тепла от головной части на тензовесы, влияющая на точность и надежность измерения тензовесами параметров модели.A disadvantage of the known device is that the model attachment unit, consisting of a removable head part, mounted on the tensile weights by landing it on the conical surface of the tensile weights and a fixed nut, does not allow for the accuracy and reliability of determining the aerodynamic forces and moments of the model at high supersonic flow velocities in the pipe due to the design of the head of the model, in which there is intense heat transfer from the head to the weights at the attachment point of the weights, affecting the accuracy and the reliability of measuring the model parameters with tensors.

Кроме того, известное устройство с размещением тензовесов в корпусе модели имеет погрешность в измерениях аэродинамических параметров из-за влияния теплового излучения непосредственно от корпуса модели.In addition, the known device with the placement of tensile weights in the model body has an error in the measurement of aerodynamic parameters due to the influence of thermal radiation directly from the model body.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение точности и надежности измерения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе.The technical result of the invention is to increase the accuracy and reliability of measuring the aerodynamic characteristics of the model in a supersonic wind tunnel.

Указанный технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в устройстве для определения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе, содержащем модель со съемной головной частью, закрепленной на тензовесах путем посадки ее на коническую часть и зафиксированной гайкой, соединенной с державкой, установленной в трубе, тензостанцию и пульт управления, расположенные в препараторской трубы, тензовесы закреплены на переходнике, снаружи его выполнены кольцевая полость с отверстиями на торце под гибкие шланги, соединенные с системой охлаждения, и пазы под уплотнения, расположенные внутри обечайки, контактирующей с носовой и хвостовой частями модели, и тензовесы помещены внутри цилиндрических теплозащитных кожухов, причем передний кожух установлен на обечайке, а задний кожух с зазором от переднего - на державке, и систему охлаждения, включающую гибкие шланги, бак с жидкостью и насос, расположенные в препараторской.The specified technical result of the invention is achieved by the fact that in a device for determining the aerodynamic characteristics of a model in a supersonic wind tunnel containing a model with a removable head mounted on a tensile weights by seating it on a conical part and fixed by a nut connected to a holder installed in the pipe, a strain gauge station and a control panel located in the preparation pipe, the strain gauges are mounted on the adapter, an annular cavity with holes on A pocket for flexible hoses connected to the cooling system, and grooves for seals located inside the shell in contact with the nose and tail of the model, and a strain gauge are placed inside the cylindrical heat shields, the front casing mounted on the shell and the rear casing with a clearance from the front on the holder, and a cooling system, including flexible hoses, a liquid tank and a pump, located in the preparation room.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the device.

Устройство для определения аэродинамических характеристик модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе содержит модель 1 со съемной головной частью 2, закрепленной на тензовесах 3 путем посадки ее на коническую часть 4 и зафиксированной гайкой 5, соединенных с державкой 6, установленной в трубе 7, тензостанцию 8 и пульт управления 9, расположенные в препараторской 10. На конической части 4 тензовесов 3 закреплен переходник 11, снаружи его выполнены кольцевая полость 12 с отверстиями 13 на торце 14 под гибкие шланги 15, соединенные с системой охлаждения 16 и пазы 17 под уплотнение 18, расположенным внутри обечайки 19, контактирующей с головной частью 2 и хвостовой частью 20 модели 1. Такое выполнение установки модели 1 на тензовесах 3 значительно снижает тепловой поток от головной части 2 на тензовесы 3, улучшает работу их и значительно повышает точность получаемых аэродинамических характеристик модели 1.A device for determining the aerodynamic characteristics of a model in a supersonic wind tunnel contains model 1 with a removable head part 2, mounted on a strain gauge 3 by seating it on a conical part 4 and fixed by a nut 5 connected to a holder 6 installed in the pipe 7, a strain gauge station 8 and a control panel 9, located in the preparation room 10. On the conical part 4 of the ten scales 3, an adapter 11 is fixed, an annular cavity 12 is made outside it with holes 13 at the end 14 for flexible hoses 15 connected to the cooling system 16 and grooves 17 under the seal 18, located inside the shell 19, in contact with the head part 2 and the tail part 20 of model 1. This installation of model 1 on the tensile weights 3 significantly reduces the heat flux from the head part 2 to the ten weights 3, improves their performance and significantly improves the accuracy of the obtained aerodynamic characteristics of model 1.

Расположение над тензовесами двух цилиндрических теплозащитных кожухов 21, 22 и установка переднего кожуха 21 на обечайке 19, а заднего кожуха 22 с зазором от переднего кожуха 21, закрепленного на державке 6, позволяет значительно снизить влияние теплового потока хвостовой части 20 модели 1 на работу тензовесов 3, что также повышает точность и надежность получаемых результатов замеряемых параметров модели.The location of two cylindrical heat-shielding casings 21, 22 above the weights and the installation of the front casing 21 on the shell 19, and the rear casing 22 with a gap from the front casing 21, mounted on the holder 6, can significantly reduce the influence of the heat flux of the tail part 20 of model 1 on the operation of the tensile weights 3 , which also increases the accuracy and reliability of the results of the measured parameters of the model.

А установка системы охлаждения 16, включающая гибкие шланги 15, бак 23 с жидкостью 24 и насос 25 в препараторской 10 упрощает конструкцию модели 1 и значительно повышает точность определения аэродинамических характеристик модели 1 из-за применения охлаждающей жидкости 24, которая подается насосом 25 в кольцевую полость 12.And the installation of the cooling system 16, including flexible hoses 15, a tank 23 with liquid 24 and a pump 25 in the preparatory room 10 simplifies the design of model 1 and significantly improves the accuracy of determining the aerodynamic characteristics of model 1 due to the use of coolant 24, which is supplied by pump 25 to the annular cavity 12.

Фиксация головной части 2 производится винтами 26, что также упрощает конструкцию модели.The fixing of the head part 2 is carried out by screws 26, which also simplifies the design of the model.

В основе устройства для определения аэродинамических сил и моментов, действующих на модель, применяется весовой метод, основанный на применении внутримодельных тензовесов.At the heart of the device for determining the aerodynamic forces and moments acting on the model, the weight method based on the use of intramodel weights is used.

Работа устройства заключается в следующем. На державке 6 устанавливают тензовесы 3. Нанизывают на тензовесы 3 и державку 6 цилиндрические теплозащитные кожуха 21, 22. Протаскивают гибкие шланги 15 внутри кожухов 21, 22. Закрепляют с помощью гайки 5 переходник 11. Устанавливают гибкие шланги 15 в отверстии 13 переходника 11. Закрепляют обечайку 19 на переходнике 11. Располагают передний теплозащитный кожух 21 на обечайке 19, а задний кожух 22 на державке 6. Устанавливают сначала хвостовую часть 20 на обечайку 19, а затем головную часть 2 и фиксируют ее винтами 26.The operation of the device is as follows. On the holder 6, install the tensile weights 3. String on the weights 3 and the holder 6 cylindrical heat-shielding casings 21, 22. Pull the flexible hoses 15 inside the casings 21, 22. Fasten the adapter 11 with the nut 5. Install the flexible hoses 15 in the hole 13 of the adapter 11. Fasten the casing 19 on the adapter 11. The front heat shield 21 is located on the casing 19, and the rear casing 22 on the holder 6. First install the tail part 20 on the casing 19, and then the head part 2 and fix it with screws 26.

Проверяется работа тензовесов 3, насоса 25 и тензостанции 8 с пультом управления 9. Запускается труба 7 и одновременно начинает работать насос 25. Он обеспечивает охлаждение переходника 11. Тепловой поток от носовой части не передается на тензовесы 3. Цилиндрические теплозащитные кожуха 21, 22 предохраняют тензовесы от теплового потока хвостовой части 20 модели 1. Таким образом, обеспечивается нормальная работа тензовесов 3 при испытаниях.The operation of the strain gauges 3, the pump 25 and the strain gauge station 8 with the control panel 9 is checked. The pipe 7 starts and the pump 25 starts working at the same time. It provides cooling for the adapter 11. The heat flow from the nose is not transferred to the tenders 3. Cylindrical heat shields 21, 22 protect the tenders from the heat flux of the tail part 20 of model 1. Thus, the normal operation of the strain gauges 3 during testing is ensured.

По команде с пульта управления 9 варьируют скоростью потока в трубе 7 и подачей охлаждающей жидкости 24 с помощью насоса 25. При различных углах установки к потоку модели 1 определяют аэродинамические характеристики модели 1 посредством тензостанции 8.At a command from the control panel 9, the flow rate in the pipe 7 and the supply of coolant 24 are varied using the pump 25. At different angles of the installation, the aerodynamic characteristics of model 1 are determined by the strain gauge 8 at the flow of model 1.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно повысить точность измерения аэродинамических характеристик модели и сократит время проведения эксперимента в сверхзвуковой аэродинамической трубе.Using the present invention will significantly improve the accuracy of measuring the aerodynamic characteristics of the model and reduce the time of the experiment in a supersonic wind tunnel.

Claims

A device for determining the aerodynamic characteristics of a model in a supersonic wind tunnel, containing a model with a removable head mounted on a tensile weights by seating it on a conical part and fixed by a nut connected to a holder installed in the pipe, a strain gauge station and a control panel located in the preparation room, characterized the fact that the tensile weights are mounted on the adapter, an annular cavity with openings at the end for flexible hoses connected to the cooling system and grooves The seals located inside the shell in contact with the head and nose of the model and the strain gauges are placed in two cylindrical heat-shielding shells, the front shell mounted on the shell, and the rear shell with a clearance from the front mounted on the holder, and the cooling system, including flexible hoses, liquid tank and pump installed in the prep room.