Устройство для моделирования трехмерного обтекания летательных аппаратов

 

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ОБТЕКАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, содержащее модель Зс1дания прямолинейного магнитного поля, выполненную в виде соленоида С-образной формы, между концами обмотки соленоида установлены в точках измерения магнитной индукции контролирующие и измерительные датчики, подключенные через коммутатор к измерительному блоку, металлическая модель летательного аппарата, модель пелены свободных сосредоточенных вихрей, выполненная в виде проводников , ОДН1 выводы которых подключены к блоку питания, и ориентированная перпендикулярно кромкам несущих поверхностей металлической модели летательного аппарата,модель пелены свободных вихрей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, модель пелены свободных вихрей выполнена из металлической фольги в виде прямоугольного треугольника, гипотенуза которого имеет криволинейную фор , определяемую в каждой точке несущей поверхности значением разности векторов магнитной индукции сверху и снизу несущей поверхности, ю металлическая фольга расположена в (Л плоскости несущей поверхности металлической модели летательного аппарата и соединена одним концом с задней кромкой несущей поверхности металлической модели летательного аппарата, другим концом металлическая фольга соединена с другим выводом проводника , моделирующего пелену свободных сосредоточенных вихрей. со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!1) 01 А (51) 06 G 7/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21 ). 3583651/18-24 (22) 24.02.83 (46) 15.06.84. Бюл. Р 22 (72) Л.A. Вадясова, Л.Н.Макаров, В.Л.Пахненко, В. В.Пирогов и И ° А.Пичко (53) 681.3 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР .9 378885, кл. G 06 G 7/44, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР

9 516054, кл. G G 7/48, 1974 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ОБТЕКАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, содержащее модель задания прямолинейного магнитного поля, выполненную в виде соленоида

С-образной формы, между концами обмотки соленоида установлены в точках измерения магнитной индукции контролирующие и измерительные датчики, подключенные через коммутатор к измерительному блоку, металлическая мо- . дель летательного аппарата, модель пелены свободных сосредоточенных вихрей, выполненная в виде провод— ников; одн) выводы которых подключены к блоку питания, и ориентированная перпендикулярно кромкам несущих поверхностей металлической модели летательного аппарата, модель пелены свободных вихрей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, модель пелены свободных вихрей выполнена из металлической фольги в виде прямоугольного треугольника, гипотенуэа которого имеет криволинейную форму, определяемую в каждой точке несущей поверхности эначением разности векторов магнитной индукции сверху и снизу несущей поверхности„ металлическая фольГа расположена в плоскости несущей поверхности металлическо и модели ле тательного аппарата и соединена одним концом с задней кромкой несущей поверхности металлической модели летательного аппарата, другим концом металлическая фольга соединена с другим выводом проводника, моделирующего пелену свободных сосредоточенных вихрей.

1098013

Изобретение относится к средствам аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для решения задач аэродинамики при моделировании пространственного обтекания летательных аппаратов.

Известны устройства для моделировани я трехмерных поступательно-циркуляционных потоков. Работа этих устройств основана на том, что модели и сследуемых тел, покг ытые слоем 10 металла необходимой толщины, помещаю" в квазистационарное магнитное поле и в пространстве вокруг модели измеряют вектора магнитной индукции, по которым на основе магнитной аэродинамической аналогии рассчитывают аэродинамические характеристики те-. ла, строят поле вокруг него. Пелена свободных вихрей за несущими поверхностями летательного аппарата при этом моделируется системой проводников (электродов ) с током (1) .

Наиболее близким техническим ре— шением к изобретению является устройство для моделирования трехмерных 75 гидродинамических полей, которое имеет магнитную камеру с установленными в ней исследуемой моделью, контролирующими и измерительными датчиками. Пелена свободных вихрей за несу- gg щими поверхностями модели моделируется дискретными электродами. Питание на магнитную камеру и электроды пощается через усилители, на регулирующие и контролирующие устройства от генератора переменного тока.. Сигналы с датчиков через коммутационное устройство подаются в измерительный блок P2) ..

Недостатком известных устройств является то, что в них пелена свобод-40 ных вихрей моделируется дискретными электродами. Система дискретных электродов не позволяет получить непрерывную ан алоговую модель пространственного обтекания аппарата, приводит к появлению не существующих в природе особых точек и тем самым со значительными искажениями моделирует реальное аэродинамическое явление. Все это снижает точность моделирования, уменьшает эффективность метода магнитной аэродинамической аналогии.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Цель достигается тем, что в устройстве для моделирования трехмерного обтекания летательных аппаратов, содержащем модель задания прямолинейного магнитного полн, выполненную в виде соленоида С-образной формы, между концами обмотки соленоида 4О установлены в требуемых точках измерения магнитной индукции контролирующие и измерительные датчики, подключенные через коммутатор к измерительному блоку, металлическая модель летательного аппарата, модель пе— лены свободных сосредоточенных вихрей, выполненная в виде проводников, одни выводы которых подключены к блоку питания, и ориентированная перпендикулярно кромкам нес щнх поверхнос-. тейй металлисте ской модели ле тательного аппарата, модель пелены свободных вихрей, последняя выполнена иэ металлической фольги, в виде прямоугольного треугольника, гипотенуза которого имеет криволинейную форму, определяемую в каждой точке несущей поверхности значением разности векторов магнитной индукции сверху и снизу несущей поверхности, металли-, ческая фольга расположена в плоскости несущей поверхности металлической модели летательного аппарата и соединена одним концом с задней кромкой несущей поверхности металлической модели летательного аппарата, другим концом металлическая фольга соединена с другим выводом проводника, моделирующего пелену свободных сосредоточенных вихрей.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — физическая схема обтекания крыла конечного размаха; на фиг. 3 — модель пелены свободных вихрей.

Устройство содержит модель задания прямолинейного магнитного поля, выполненную в виде соленоида 1 С-образной формы. Между концами его обмотки помещается металлическая модель

2 летательного аппарата. К задним кромкам поверхностей модели прикреплена металлическая фольга 3, моделирующая пелену свободных вихрей. Фольга через проводники 4, моделирующие пелену свободных сосредоточенных вихрей, подключена к блоку 5 питания.

Контролирующие б и измерительные 7 датчики через коммутатор 8 соединены с измерительным блоком 9.

Физическая схема обтекания несущей поверхности (крыла) конечного размаха изображена на фиг. 2. Линии вихрей в соответствии с уравнением не- прерывности разделяются по площади

A) AgB)B, В А на верхней и нижней поверхностях несущей поверхности меж ду потенциалами в точках А и В .

В пределах площади АА В В они явля3 э ются присоединенными, в пределах пло,щадей АА А и ВВ В< они образуют непрерывно распределенную пелену свободных вихрей. Интенсивность сходящих с несущей поверхности свободчых вихрей увеличивается по мере приближения к ее концам — точкам A И В.

Волее мощные свободные вихри втягивают в себя более слабые, и вся пелена свободных вихрей на некотором удалении от несущей поверхности в точках А1, и В сворачивается в два сосредоточенных вихря.

1 398013

Если поверхно .ть пелены свободных вихрей AAgА„ и ВВ В смоделиро— вать металлической фольгой .такой же формы, обеспечив при этом на задней

@ромке вдоль линий АА и ВВ равномерный электрический контакт, и подвести к точкам A и В посредством электродов разность потенциалов, ° то электрический ток растечется по площади A A>В В,В<А< металлизированной модели несущей поверхности и модели пелены в соответствии с уравнением

Кирхгофа. Вектор плотности тока при этом является аналогом вектора угловой скорости вращения распределенного (присоедйненного и свободного) вихря. 15

Для окончательного получения непрерывной модели пространственного обтекания несущей поверхности конечного размаха необходимо подбирать ток в очке С по направлению и по величи-)0 не таким, чтобы выполнился постулат

Чаплыгина-Жуковского, а фольгу и при-соединенные к ней электроды выгнуть в пространстве так, чтобы в любой точке на ней, начиная от линий АА и ЬВ2, сверху и снизу касательные некторы магнитной индукции были бы равны по модулю.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

К концам несущих поверхностей модели 2 (точки A ) присоединяют электроды без фольги. В корневых сечениях несущих поверхностей (точки С ) устанавливают контролирующие датчики 6 и вместе с измерительными датчиками

7 включают через коммутатор на измерительный блок 9. После включения питания задают токи в проводниках 4 по величине и направлению такими, чтобы в корневых точках несущих по- 40 верхностей модели (точках С ) выполнялся аналог постулата ЧаплыгинаЖуковского. При этом контроль осуществляется по показанию датчиков 6 блоком 9. 45

Измерительными датчиками исследуются задние кромки несущих поверхностей модЮчи летательного аппарата на предмет выполнения аналога постулата Чаплыгина-Жуковского", отыскивая точки Ь, где аналог постулата начи— нает не выполняться. На выявленных отрезках A 6 каждой несущей поверхности модели измеряют раз ность величины векторов магнитной индукции сверху ч снизу: несущих поверхностей и для каждой несущей поверхности модели строят кривую Вве „вЂ” В„„.„= Г(Е), приведенную на фиг. 3. *

Модели пелены свободных вихрей вырезают из фольги, при этом их разме— ры определяют по графикам Взе„

Вц„,,„= f (Е)зная, что длина пелены АР,( (фиг. 1) равна длине участка АА< и пропорциональна величине В „ — Вц„ ц в точке Д, а форма подобна кривой ее Рм чики

Проводники 4 отсоединяют от несущих поверхностей модели летательноro аппарата, к задним кромкам кото— рых на отрезках 45 подсоединяют фольгу 3 — модели пелены свободных вихрей, обеспечивая вдоль всей линии равномерный электрический контакт.

Проводники 4 подсоединяют к фольге, датчики 6 контролируют выполнение аналога постулата ЧаплыгинаЖуковского в корневых сечениях моде1

; ли. Если аналог постулата выполняется, выгибают фольгу за каждой несущей поверхностью так, чтобы в каждой

Фочке, начинай от линии 4 В, касательные вектора магнитной индукции сверху и снизу были равны между собой по модулю. В результате получают непрерывную модель трехмерного поступательно-циркуляционного обтекания летательного аппарата. Измерение век торов магнитной индукции (аналога скорости воздушного потока) вокруг модели летательного аппарата и на его поверхности производят с помощью измерительных датчиков 7.

Предложенное устройство выполнено достаточно простыми средствами и его применение в ряде случаев позволяет повысить точность моделирования при исследованиях обтекания летательных аппаратов без экспериментов в аэродинамических трубах.

1098013

Составитель В.Фукалов

Редактор М. Дылын ТехредЛ .МИкеш Корректор И.Макаренко

Заказ 4208/41 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент"", г.ужгород, ул.Проектная,4