RU2453820C2 - Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала - Google Patents
Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453820C2 RU2453820C2 RU2010110059/28A RU2010110059A RU2453820C2 RU 2453820 C2 RU2453820 C2 RU 2453820C2 RU 2010110059/28 A RU2010110059/28 A RU 2010110059/28A RU 2010110059 A RU2010110059 A RU 2010110059A RU 2453820 C2 RU2453820 C2 RU 2453820C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- aerodynamic
- dyes
- photopolymer material
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аэродинамики и может быть использовано при изготовлении аэродинамической модели (АДМ) транспортного средства (ТС), например самолетов, ракет, автомобилей, железнодорожного транспорта и т.д. Задачей изобретения является ускорение процесса создания высокодренированной модели и улучшение качества проведения эксперимента по визуализации ее обтекания. Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала с дренажной системой выпуска красителей содержит носовую и хвостовую части фюзеляжа с гондолами двигателей, хвостовое оперение и консоль крыла. Модель изготовлена из фотополимера, устойчивого к воде, и снабжена устройством прокачки жидкости для имитации работы двигателя, соединенным гибким тросом с внешним приводом, причем каналы для подачи красителей имеют переходную часть с переменным диаметром и калиброванные сопла для выпуска красителей. Технический результат - возможность промывки каналов внутри модели, уменьшение сроков изготовления модели и возможность проведения испытаний аэродинамической модели из фотополимерного материала в гидродинамической трубе. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области аэродинамики и может быть использовано при изготовлении аэродинамической модели (АДМ) транспортного средства (ТС), например самолетов, ракет, автомобилей, железнодорожного транспорта и т.д.
Изготовление АДМ по традиционной технологии основано на механической обработке составляющих их деталей из высокопрочной стали и алюминиевых сплавов и является весьма трудоемким процессом. Цикл изготовления модели, соответствующей по заданным в техническом задании параметрам, составляет ~6 месяцев и сокращение этого цикла ограничено физическими условиями процесса резания на механообрабатывающем оборудовании, что приводит к значительным срокам доводки аэродинамических характеристик транспортных средств.
Известны цельнометаллические АДМ (патент №172520, опубл. 29.06.1965 г., заявка №94023217, опубл. 10.03.1996 г; патент №377663, опубл. 17.04.1973 г., МПК G01M 9/08), в которых дренирование модели производится вручную.
Общий недостаток традиционного способа изготовления АДМ - большое количество механической и слесарной обработки и, как следствие, высокая трудоемкость (от 500÷800 до 1500÷2000 нормочасов).
Сравнительно новый способ изготовления АДМ с помощью формирования сменной обшивки из композиционного материала защищен патентом №2083967, опубл. 10.07.1997 г., МПК G01M 9/08 - универсальная аэродинамическая модель, преимущественно крыло, содержащая упругий каркас, соединенный со сменной обшивкой. Обшивка изготавливается формованием композиционного материала в заранее изготовленную прессформу, обработанную по профилю нервюр, или корку обшивки из полимерного материала, обработанную по профилю нервюр с последующим покрытием слоем композиционного материала, при этом для дренирования обшивки к внешнему слою приклеивают ленты или диски с калиброванными дренажными отверстиями и штуцерами для подсоединения дренажных трасс. Изготовление прессформы требует 3- или 5-координатной обработки на станках с ЧПУ. Таким образом, недостатком этого изобретения является высокая трудоемкость изготовления модели, которая составляет от 700÷800 до 1500÷2000 нормочасов.
Наиболее близким техническим решением является изобретение по патенту США №6553823, 2002 г., МПК G01M 9/08, представляющее собой полумодель для исследования распределения давления вдоль поверхности крыла, с дренированием ранее определенных сечений по потоку. Крыло изготовлено методом послойного синтеза за несколько итераций. Каналы выращиваются непосредственно при изготовлении крыла.
Существенным недостатком прототипа является необходимость механической доработки большого количества отверстий (сверление, развертка) для очистки от фотополимера узких каналов перед соплами и геометрической калибровки сопел выпуска газа. Последнее необходимо для ламинарности вытекающей струи газа. Соответствующая доработка требует значительных дополнительных затрат времени.
Задачей изобретения является ускорение процесса создания высокодренированной модели и улучшение качества проведения эксперимента в гидродинамической трубе.
Технический результат заключается в возможности промывки каналов внутри модели, уменьшении сроков изготовления модели и возможности проведения испытаний аэродинамической модели из фотополимерного материала в гидродинамической трубе.
Технический результат достигается тем, что аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала с дренажной системой выпуска красителей, состоящая из носовой части фюзеляжа, консолей крыла и центральной части фюзеляжа с гондолами двигателей и хвостовым оперением и кронштейна для крепления модели, изготовлена из фотополимера, устойчивого к воде, и снабжена устройством прокачки жидкости для имитации работы двигателя, соединенным гибким тросом с внешним приводом, причем каналы для подачи красителей имеют переходную часть с переменным диаметром и калиброванные сопла для выпуска красителей.
Технический результат достигается также тем, что в аэродинамической модели самолета длина переходной части составляет не менее 8 диаметров основного канала, а отношение входного диаметра к выходному не менее 2,5.
Технический результат достигается также тем, что в аэродинамической модели самолета длина калиброванного сопла для выпуска красителей составляет менее 2 мм.
Технический результат достигается также тем, что в аэродинамической модели самолета внутренние каналы выращены в процессе создания модели.
Технический результат достигается также тем, что в аэродинамической модели самолета внешний привод размещен за пределами рабочей части трубы.
Технический результат достигается также тем, что в аэродинамической модели самолета части модели соединены между собой полимером, из которого была изготовлена модель.
На фиг.1 изображена модель самолета с дренажной системой.
На фиг.2 представлен привод устройства прокачки жидкости.
На фиг.3 представлена фотография модели самолета с державкой.
Для физического эксперимента по исследованию обтекания новых аэродинамических компоновок используется гидротруба, в которой модель обтекается жидкостью, высокая плотность которой (~103 по сравнению с воздухом) обеспечивает полное подобие по числу Re и воспроизведение исследуемых условий обтекания.
Аэродинамическая модель самолета (фиг.1) из фотополимерного материала с дренажной системой выпуска красителей для испытания в гидродинамической трубе состоит из носовой части 1, центральной части фюзеляжа 2 с гондолами двигателей и хвостовым оперением, консолей крыла 3, кронштейна 4 для крепления к державке с приводом прокачивающего узла 5 (фиг.2).
Модель обладает высокой сложностью в сочетании с малыми размерами (фиг.3), поэтому модель (внешнюю и внутреннюю геометрию) изготавливают непосредственно по математическим моделям (без выпуска конструкторской документации) методом быстрого прототипирования.
Полную математическую модель с дренажной системой (фиг.1) разделяют на элементы для обеспечения оптимальной геометрии выращивания на лазерной стереолитографической установке. Составляющие части модели производят из фотополимера, который имеет малую усадку и абсолютно устойчив к воде, например НС300.
Центральная часть фюзеляжа склеивается с консолями крыла и хвостового оперения. Сборка и склейка модели проводится с помощью фотополимера, из которого изготавливается модель. Модель надевается на державку с помощью кронштейна, который вклеивается в центральную часть фюзеляжа. Через державку проходят две трубки для подвода краски, которые соединяются с внутренними каналами. Затем монтируют устройство прокачки воды для имитации работы двигателя и соединяют собранную модель через гибкий трос 6 (фиг.2) с внешним приводом, размещенным за пределами рабочей части трубы.
Каналы подачи красителей 7 (фиг.2) выращиваются непосредственно в материале крыла 3 с выходными отверстиями, диаметр которых позволяет дренировать тонкие элементы модели толщиной порядка 1 мм, с длиной выходного канала, обеспечивающим калибровку потока красителя, и внутренними каналами большего диаметра для подачи красителя к выходным отверстиям. Изогнутый канал для прокладки гибкого троса также выращивается при изготовлении хвостовой части фюзеляжа в процессе лазерной стереолитографии.
Использование данной технологии позволяет значительно сократить время и стоимость производства модели с дренажной системой выпуска многоцветных индикаторных красителей для исследования обтекания в гидротрубе.
Были проведены исследования тестовых моделей для оценки минимально возможных размеров каналов и выходных отверстий высокодренированных агрегатов аэродинамических моделей, разработаны рекомендации для улучшения геометрии каналов с целью повышения их эффективности при испытаниях в гидротрубе.
В процессе проведения эксперимента была проведена отработка геометрии дренажных каналов и выходных сопел, направленная на обеспечение их промывки без механического воздействия и стабилизации выпускаемых из сопел струй индикаторных красителей.
В результате проведенных исследований было предложено использовать геометрию выходных каналов с переменным диаметром, а для стабилизации выпускаемых струй - калиброванные сопла. Соотношение диаметра внешнего канала к диаметру внутреннего, обеспечивающее организацию промывки внутренних каналов от остатков фотополимера, должно быть не менее 2,5, а длина расширяющейся переходной части - не менее 8 диаметров основного канала, при этом длина калиброванных сопел должна быть менее 2 мм.
При такой геометрии канала, в результате уменьшения длины канала с маленьким диаметром, значительно повышается эффективность удаления остатков фотополимерной композиции и при этом геометрия выходных отверстий максимально приближена к кромке оперения. Все это позволяет улучшить качественную картину исследований в гидротрубе. Сборка и склейка модели проводилась с помощью фотополимера, из которого модель была изготовлена. Это позволило обеспечить в месте соединения полную целостность модели, которая проверялась прокачкой жидкости через дренажную систему.
Трудоемкость изготовления модели по традиционной технологии с применением станков с ЧПУ и последующей ручной доводкой аэродинамических поверхностей оценивается от 500-2000 нормочасов в зависимости от размеров модели и сложности конструкции.
Время изготовления данной модели на лазерном стереолитографе ЛС-250 составило 64 часа. Полное время изготовления с постобработкой, сборкой и склейкой составило 5 дней. Трудоемкость изготовления аэродинамической модели самолета по новой технологии составила 120 нормочасов.
Claims (6)
1. Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала с дренажной системой выпуска красителей и внутренними каналами, состоящая из носовой части фюзеляжа, консолей крыла и центральной части фюзеляжа с гондолами двигателей и хвостовым оперением, кронштейна для крепления модели, отличающаяся тем, что модель изготовлена из фотополимера, устойчивого к воде, и снабжена устройством прокачки жидкости для имитации работы двигателя, соединенным гибким тросом с внешним приводом, причем каналы для подачи красителей имеют переходную часть с переменным диаметром и калиброванные сопла для выпуска красителей.
2. Аэродинамическая модель самолета по п.1, отличающаяся тем, что длина переходной части составляет не менее 8 диаметров основного канала, а отношение входного диаметра к выходному не менее 2,5.
3. Аэродинамическая модель самолета по п.1, отличающаяся тем, что длина калиброванного сопла для выпуска красителей менее 2 мм.
4. Аэродинамическая модель самолета по п.1, отличающаяся тем, что внутренние каналы выращены в процессе создания модели.
5. Аэродинамическая модель самолета по п.1, отличающаяся тем, что внешний привод размещен за пределами рабочей части трубы.
6. Аэродинамическая модель самолета по п.1, отличающаяся тем, что части модели соединены между собой полимером, из которого была изготовлена модель.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010110059/28A RU2453820C2 (ru) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010110059/28A RU2453820C2 (ru) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2453820C2 true RU2453820C2 (ru) | 2012-06-20 |
Family
ID=46681239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010110059/28A RU2453820C2 (ru) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453820C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2652137C1 (ru) * | 2016-12-08 | 2018-04-25 | Вячеслав Сергеевич Перфильев | Аквааэродинамическая труба |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6553823B2 (en) * | 2001-01-09 | 2003-04-29 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Model for wind tunnel test |
WO2009156530A1 (es) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Airbus España, S.L. | Procedimiento de posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayos en túnel de viento |
-
2010
- 2010-03-18 RU RU2010110059/28A patent/RU2453820C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6553823B2 (en) * | 2001-01-09 | 2003-04-29 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Model for wind tunnel test |
WO2009156530A1 (es) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Airbus España, S.L. | Procedimiento de posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayos en túnel de viento |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2652137C1 (ru) * | 2016-12-08 | 2018-04-25 | Вячеслав Сергеевич Перфильев | Аквааэродинамическая труба |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106092420B (zh) | 间接测量发动机有效推力的方法 | |
CN107356403B (zh) | 一种矢量推进飞机模型 | |
US20070181743A1 (en) | Method for streamline traced external compression inlet | |
JP7250791B2 (ja) | ターボ機械ケーシングのコーティングのその場積層造形方法 | |
US9134196B2 (en) | Inlet icing protection simulation system | |
RU2453820C2 (ru) | Аэродинамическая модель самолета из фотополимерного материала | |
RU2607675C1 (ru) | Крупноразмерная аэродинамическая модель | |
DE602005011087D1 (de) | Stromlinienförmige Vorrichtung für einen Stossfänger für ein Kraftfahrzeug | |
CN207946209U (zh) | 一种低速射流装置 | |
CN102226735B (zh) | 快速成型风洞测压模型的孔道连接方法 | |
Diebold et al. | Aerodynamics of a swept wing with ice accretion at low Reynolds number | |
Tiedemann et al. | A new linear high speed compressor stator cascade for active flow control investigations | |
ES2740623T3 (es) | Procedimiento y herramienta de moldeo por inyección para fabricar una sección de borde de ataque con control de flujo laminar híbrido para una aeronave | |
KR20110109313A (ko) | 모형빙의 밀도 제어 시스템 및 이를 이용한 모형빙의 밀도 제어 방법 | |
CN117182992A (zh) | 一种超滤膜丝加工用防形变的切割装置 | |
CN202337362U (zh) | 一种高频脉冲射流武器舱噪声抑制装置 | |
CN203472147U (zh) | 珍珠棉发泡塑料皮护套管生产装置 | |
US20150298364A1 (en) | Method of moulding and a core plug for use in the method | |
CN108181076B (zh) | 亚声速混合层风洞 | |
RU156828U1 (ru) | Устройство для создания градиентного потока с управляемым профилем скорости в открытой рабочей части адт | |
RU2526515C1 (ru) | Аэродинамическая труба | |
Wake et al. | Control of high-reynolds-number turbulent boundary layer separation using counter-flow fluid injection | |
RU2610791C1 (ru) | Модель летательного аппарата для исследования влияния струи реактивного двигателя на аэродинамические характеристики летательного аппарата | |
Ul Haque et al. | Design and Fabrication of a Winged Hybrid Airship Model for IIUM-LSWT | |
Fell et al. | Development of the NASA 10% High-Lift Common Research Model (CRM-HL) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130319 |