RU84553U1

RU84553U1 - ATMOSPHERIC-VACUUM SUPERSONIC AERODYNAMIC PIPE

Info

Publication number: RU84553U1
Application number: RU2009108714/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Гончаренко; Дмитрий Александрович Кудрявцев; Павел Анатольевич Макаров; Галина Константиновна Маркина; Евгений Евгеньевич Марусяч; Гульнара Сафиевна Пацюк
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2009-07-10

Abstract

1. Атмосферно-вакуумная сверхзвуковая аэродинамическая труба, содержащая осушитель, коллектор, сверхзвуковое регулируемое сопло, рабочую часть, сверхзвуковой регулируемый диффузор, дозвуковой диффузор, эксгаустер с приводом, отличающаяся тем, что в качестве привода эксгаустера использована газовая турбина, газогенераторами которой являются авиационные воздушно-реактивные двигатели. ! 2. Аэродинамическая труба по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эксгаустера использован компрессор авиационного воздушно-реактивного двигателя.1. Atmospheric-vacuum supersonic wind tunnel containing a desiccant, a collector, a supersonic adjustable nozzle, a working part, a supersonic adjustable diffuser, a subsonic diffuser, an exhauster with a drive, characterized in that a gas turbine is used as an exhauster, the gas generators of which are aviation air jet engines. ! 2. The wind tunnel according to claim 1, characterized in that the compressor of the aircraft jet engine is used as an exhauster.

Description

Полезная модель относится к области экспериментальной аэродинамики, преимущественно к классу аэродинамических труб (АДТ), предназначенных для получения в рабочей части сверхзвукового потока воздуха (М>1,4…1,5).The utility model relates to the field of experimental aerodynamics, mainly to the class of wind tunnels (ADT), designed to receive the supersonic air flow in the working part (M> 1.4 ... 1.5).

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели, принятым за прототип, является аэродинамическая труба кратковременного действия вакуумного типа (С.М.Горлин и И.И.Слезингер «Аэромеханические измерения». Москва. Наука. 1964. стр.83, 107, рис.2.59), содержащая осушитель, коллектор, сверхзвуковое регулируемое сопло, рабочую часть, сверхзвуковой регулируемый диффузор, быстродействующий кран, дозвуковой диффузор, вакуумную емкость, эксгаустер (вакуумный насос) с приводом, в качестве которого использован электромотор.The closest analogue of the proposed utility model adopted as a prototype is a short-acting wind tunnel of a vacuum type (S. M. Gorlin and I. I. Slesinger “Aeromechanical measurements”. Moscow. Science. 1964. pp. 83, 107, Fig. 2.59 ) containing a desiccant, a collector, a supersonic adjustable nozzle, a working part, a supersonic adjustable diffuser, a high-speed tap, a subsonic diffuser, a vacuum tank, an exhauster (vacuum pump) with a drive, which is used as an electric motor.

Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются следующие - атмосферно-вакуумная сверхзвуковая аэродинамическая труба содержит осушитель, коллектор, сверхзвуковое регулируемое сопло, рабочую часть, сверхзвуковой регулируемый диффузор, дозвуковой диффузор, эксгаустер с приводом.The common essential features of the prototype, which coincide with the essential features of the proposed technical solution, are the following - an atmospheric-vacuum supersonic wind tunnel contains a desiccant, a manifold, an ultrasonic adjustable nozzle, a working part, an ultrasonic adjustable diffuser, a subsonic diffuser, and an exhauster with a drive.

Прототип работает следующим образом. Воздух из вакуумной емкости предварительно откачивается с помощью эксгаустера с целью создания необходимого перепада давлений. Затем открывается быстродействующий кран, атмосферный воздух, пройдя через осушитель, коллектор и остальные элементы воздушного тракта АДТ поступает в вакуумную емкость. Это продолжается до тех пор, пока перепад давлений не достигнет некоторого минимального значения, при котором в рабочей части обеспечивается заданное число Маха. При этом время непрерывной работы АДТ определяется объемом вакуумной емкости. Это обстоятельство серьезно ограничивает применение вакуумных труб, т.к. кратковременность их действия не позволяет проводить многие виды аэродинамических испытаний, требующих большей продолжительности.The prototype works as follows. The air from the vacuum tank is pre-pumped using an exhauster in order to create the necessary pressure drop. Then a high-speed valve opens, atmospheric air passes through a dehumidifier, a collector and other elements of the air duct ADT enters the vacuum tank. This continues until the pressure drop reaches a certain minimum value, at which a given Mach number is provided in the working part. At the same time, the continuous operation of ADT is determined by the volume of the vacuum tank. This circumstance seriously limits the use of vacuum pipes, as the short duration of their action does not allow for many types of aerodynamic tests, requiring a longer duration.

Продлить время непрерывной работы АДТ возможно путем дальнейшего увеличения объема вакуумной емкости или применением эксгаустера большой мощности. Так, для обеспечения потребного расхода воздуха через рабочую часть сечением 0,6×0,6 м при необходимом, для создания сверхзвукового (М=3,0) потока перепаде давлений потребная мощность привода составит ~ 10 МВт. Применение электропривода такой мощности вызывает конструктивные трудности, связанные с необходимостью строительства высоковольтной ЛЭП, а также понизительной трансформаторной подстанции.It is possible to extend the time of continuous operation of ADT by further increasing the volume of the vacuum tank or by using an exhauster of high power. So, to ensure the required air flow through the working part with a cross section of 0.6 × 0.6 m with the necessary differential pressure to create a supersonic (M = 3.0) flow, the required drive power will be ~ 10 MW. The use of an electric drive of such power causes structural difficulties associated with the need to build a high-voltage power transmission line, as well as a step-down transformer substation.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение следующей технической задачи - увеличение времени действия вакуумной АДТ, особенно в высокоскоростных (сверхзвуковых) режимах, а также устранение конструктивных трудностей, вызванных необходимостью использования вакуумных емкостей большого объема или электропривода большой мощности.The proposed utility model is aimed at solving the following technical problem - increasing the duration of the vacuum ADT, especially in high-speed (supersonic) modes, as well as eliminating design difficulties caused by the need to use large-capacity vacuum containers or high-power electric drives.

Для решения данной технической задачи в атмосферно-вакуумной сверхзвуковой аэродинамической трубе, содержащей осушитель, коллектор, сверхзвуковое регулируемое сопло, рабочую часть, сверхзвуковой регулируемый диффузор, дозвуковой диффузор, эксгаустер с приводом, в качестве привода эксгаустера использована газовая турбина, газогенераторами которой являются авиационные воздушно-реактивные двигатели (ВРД), дополнительно, в качестве эксгаустера используется компрессор авиационного воздушно-реактивного двигателя.To solve this technical problem, in an atmospheric-vacuum supersonic wind tunnel containing a desiccant, a collector, a supersonic adjustable nozzle, a working part, a supersonic adjustable diffuser, a subsonic diffuser, an exhauster with a drive, a gas turbine is used as the drive of the exhauster, the gas generators of which are aviation air jet engines (WFD), in addition, an aircraft jet engine compressor is used as an exhauster.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются следующие - эксгаустер приводится в действие с помощью газовой турбины, газогенераторами которой являются авиационные воздушно-реактивные двигатели, а в качестве эксгаустера используется компрессор авиационного воздушно-реактивного двигателя.The distinguishing features of the proposed technical solution are the following - the exhauster is driven by a gas turbine, the gas generators of which are aircraft jet engines, and the compressor of the aircraft jet engine is used as the exhauster.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными (указанными в ограничительной части формулы), достигается следующий технический результат - создана атмосферно-вакуумная сверхзвуковая аэродинамическая труба продолжительного действия, при этом отпадает необходимость использования вакуумных емкостей большого объема или электропривода большой мощности. Применение в качестве эксгаустера компрессора ВРД значительно упрощает конструкцию привода, т.к. позволяет соединить ротор эксгаустера с валом газовой турбины непосредственно (без редуктора). Кроме того, допустимо использовать ВРД, отработавшие летный ресурс, что значительно снижает стоимость всей конструкции.Due to the presence of these distinctive features in conjunction with the well-known (indicated in the limiting part of the formula), the following technical result is achieved - an atmospheric-vacuum supersonic wind tunnel of long duration is created, while there is no need to use large-capacity vacuum tanks or high-power electric drives. The use of the WFD compressor as an exhauster greatly simplifies the design of the drive, since allows you to connect the rotor of the exhauster with the gas turbine shaft directly (without gear). In addition, it is permissible to use the WFD, the spent flight resource, which significantly reduces the cost of the entire structure.

Предложенное техническое решение может найти применение при проектировании вакуумных аэродинамических труб и газодинамических установок.The proposed technical solution can find application in the design of vacuum wind tunnels and gas-dynamic installations.

Полезная модель поясняется рисунком, на котором приведена схема воздушного тракта атмосферно-вакуумной сверхзвуковой аэродинамической трубы. Представленная на рисунке атмосферно-вакуумная сверхзвуковая аэродинамическая труба содержит осушитель 1, коллектор 2, сверхзвуковое регулируемое сопло 3, рабочую часть 4, сверхзвуковой регулируемый диффузор 5, дозвуковой диффузор 6, входное устройство 7, эксгаустер 8, газовую турбину 9, газогенераторы (ВРД) 10, отводные каналы 11, шахту шумоглушения 12.The utility model is illustrated in the figure, which shows a diagram of the air path of an atmospheric vacuum supersonic wind tunnel. The atmospheric vacuum supersonic wind tunnel shown in the figure contains a desiccant 1, a collector 2, a supersonic adjustable nozzle 3, a working part 4, a supersonic adjustable diffuser 5, a subsonic diffuser 6, an input device 7, an exhauster 8, a gas turbine 9, and gas generators (WFD) 10 , tap channels 11, noise suppression shaft 12.

Атмосферно-вакуумная сверхзвуковая аэродинамическая труба работает следующим образом. Рабочий газ от газогенераторов 10 подается на лопатки газовой турбины 9, вал которой соединен с ротором эксгаустера 8 Таким образом, крутящий момент турбины непосредственно передается ротору эксгаустера, создающего разряжение на выходе дозвукового диффузора 6, в результате чего атмосферный воздух, пройдя осушитель 1, коллектор 2, сверхзвуковое регулируемое сопло 3, достигнув расчетного значения числа Маха, поступает в рабочую часть 4. Затем сверхзвуковой поток с помощью сверхзвукового регулируемого диффузора 5 преобразуется в дозвуковой, дополнительно тормозится в дозвуковом диффузоре 6 и попадает во входное устройство 7 эксгаустера. Пройдя эксгаустер, воздух по отводному каналу 11 подается в шахту шумоглушения 12. Отработанные газы от газогенераторов также подаются в шахту шумоглушения по отводному каналу.Atmospheric vacuum supersonic wind tunnel works as follows. The working gas from the gas generators 10 is supplied to the blades of a gas turbine 9, the shaft of which is connected to the rotor of the exhauster 8. Thus, the turbine torque is directly transmitted to the rotor of the exhauster, which creates a vacuum at the output of the subsonic diffuser 6, as a result of which atmospheric air passing through the dryer 1, collector 2 , the supersonic adjustable nozzle 3, having reached the calculated value of the Mach number, enters the working part 4. Then, the supersonic flow with the help of a supersonic adjustable diffuser 5 is converted into a subsonic, d additionally decelerated to subsonic diffuser 6 and enters into the input device 7 exhauster. Having passed the exhauster, the air through the exhaust channel 11 is supplied to the silencing shaft 12. Exhaust gases from the gas generators are also fed into the silencing mine through the exhaust channel.

Claims

1. Atmospheric-vacuum supersonic wind tunnel containing a desiccant, a collector, a supersonic adjustable nozzle, a working part, a supersonic adjustable diffuser, a subsonic diffuser, an exhauster with a drive, characterized in that a gas turbine is used as an exhauster, the gas generators of which are aviation air jet engines.

2. The wind tunnel according to claim 1, characterized in that the compressor of the aircraft jet engine is used as an exhauster.