Тарировочный стенд имитаторов воздушно-реактивных двигателей

 

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к установкам для исследования моделей имитаторов воздушно-реактивных двигателей. Цель - приближение к натуральным условиям испытаний. Тарировочный стенд имитатора 4 воздушно-реактивного двигателя содержит внешнюю 1 и внутреннюю 2 оболочки вакуумной камеры, имеющие общую переднюю стенку 3, отражатель 5, сетки 6, трубки Вентури 7, сильфон 8, весы 9, приемники 10 давлений и выход 11 камеры 1. 2 ил.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к установкам для исследования моделей имитаторов воздушно-реактивных двигателей.

Известен тарировочный стенд имитаторов воздушно-реактивных двигателей, содержащий вакуумную камеру с отражателем и стенками, трубки Вентури, сильфон, весы и приемники давления.

Недостатком известного тарировочного стенда является то, что тарировка проводится при условиях, не соответствующих натуре, без моделирования втекания воздуха в воздухозаборник имитатора, особенно для сверхзвуковых скоростей.

Создание без внешнего потока соответствующего заданному режиму полета перепада давления на входе и выходе имитатора даже при установке на входе в имитатор коллектора не моделирует притекающую к воздухозаборнику струйку тока. С внешним потоком обтекание мотогондолы имитатора также не моделируется. При обдуве весы стенда будут воспринимать кроме силы тяги еще силу сопротивления передней части мотогондолы и фланца, на котором закрепляется имитатор. Из суммы этих сил выделить тягу имитатора практически невозможно.

Целью изобретения является приближение к натурным условиям испытаний имитаторов воздушно-реактивных двигателей.

Это достигается тем, что тарировочный стенд снабжен вакуумной камерой с приемниками давления, состоящей из внешней и внутренней камер, имеющих общую переднюю стенку, к которой прикреплен имитатор двигателя. Отражатель, сетки и трубки Вентури расположены по внутренней камере, которая соединена с внешней камерой посредством весов и сильфона.

На фиг. 1 представлена схема тарировочного стенда имитаторов воздушно-реактивных двигателей; на фиг. 2 - расчетная схема определения тяги имитатора.

Тарировочный стенд имитаторов воздушно-реактивных двигателей состоит из внешней вакуумной камеры 1, внутренней вакуумной камеры 2, имеющей общую с внешней камерой переднюю стенку 3, к которой прикреплен имитатор 4. Внутренняя камера 2, содержащая отражатель 5 сетки 6 и трубку Вентури 7, соединена с внешней камерой 1 посредством сильфона 8 и весов 9. Обе камеры снабжены приемниками 10 давлений. Выход 11 камеры 1 присоединяется к вакуумной трассе.

Работа тарировочного стенда заключается в следующем.

После закрепления имитатора 4 в стенке 3 камер 1 и 2 тарировочный стенд размещают в рабочей части аэродинамической трубы и выход 11 камеры подсоединяют к вакуумной трассе. К измерительной системе аэродинамической трубы подсоединяют приемники 10, весы 9 и запускают аэродинамическую трубу на требуемом режиме. Воздух, проходящий через имитатор 4, обтекает отражатель 5 и сетки 6, выходит через трубки Вентури 7 во внешнюю камеру 2 и через выход 11 удаляется из стенда, создавая силу, которая воспринимается весами 9. Для развязки внутренней камеры с внешней и предотвращения перетекания воздуха предусмотрен сильфон 8. По измеренным давлениям приемниками 10 и силе реакции камеры 2 весами 9 определяют тягу имитатора 4.

За тягу реактивного двигателя принимают разность импульсов вытекающей из сопла двигателя и втекающей в воздухозаборник массы газов. Аналогично по теореме импульсов на выделенный внутри имитатора контур а-b-c-d-e-f-g-h-a действует сила (фиг. 2), равная тяге Р, н.

Р= m_cv_c+P_cF_c- -P_∞F_∞-(m_∞v_∞+P_∞F_∞)-P_∞F_∞ , где m_с и m_∞ - масса газа, истекающего из сопла и втекающего в воздухозаборник имитатора за 1 с, кг/с.

v_c и v_∞ - скорость в сопле имитатора и набегающем потоке, м/с; Р_с и P_∞ - давление в сопле имитатора и набегающем потоке, Па; F_c и F_∞ - площадь сопла и струйки тока в набегающем потоке, м²; m_cv_c+P_cF_c= R_c - тяга сопла и имитатора, Н.

С другой стороны на выделенный объем внутренней камеры тарировочного стенда 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-1 действует внутренняя сила, в которую также входит тяга сопла имитатора, равная R_c= m_cv_c+P_cF_c= R_вec+m_ш cdot<N>v_ш+P_ш cdot<N> F_ш - -Р_дс cdot<N>F_дс- int<N>PdF-P_д.шcdot<N> F_д.ш, где R_вec - сила, измеренная весами, Н; m_ш - масса газа, прошедшая за 1 с через трубку Вентури, кг/с; v_ш - скорость потока в трубке Вентури, м/с; Р_ш - давление в трубке Вентури, Па;
Р_д.с, Р_д.ш - давление на донной поверхности сопла имитатора и трубки Вентури, Па;
F_ш - площадь трубки Вентури, м²;
F_д.с, F_д.ш - площадь донной поверхности сопла имитатора и трубки Вентури, м²;
int<N>PdF - сила, действующая на стенку камеры и часть поверхности имитатора, Н.

Все величины, входящие в выражение R_c, легко определяются при тарировке имитатора.

Из приведенных выражений следует, что при определении тяги имитатора внешние силы сопротивления имитатора отсутствуют, хотя он обтекается потоком, соответствующим натуре, со скоростью v_∞ .

Изобретение позволяет определять тягу имитатора воздушно-реактивного двигателя в условиях, соответствующих натурным.

(56) Decher R. , Gilette W. B. , Tegeler D. C. Nacelle-airframe integration: model testing for nacelle simulation and measurement aecuracy. AGARD CP-174 pp 26-1-26-14, 1975.

Формула изобретения

ТАРИРОВОЧНЫЙ СТЕНД ИМИТАТОРОВ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, содержащий вакуумную камеру с отражателем, сетками, трубками Вентури, приемниками давления, сильфон и весы, отличающийся тем, что, с целью приближения к натурным условиям испытаний, вакуумная камера выполнена в виде внешней и внутренней оболочек с общей передней стенкой, к которой прикреплен тарируемый имитатор, а отражатель, сетки и трубки Вентури расположены во внутренней оболочке камеры, которая соединена с внешней посредством весов и сильфона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2