Аэродинамический стенд для исследования особенностей обтекания многодвигательной силовой установки при движении летательного аппарата

Авторы патента:

Нескоромный Евгений Вячеславович (RU)

Бороздин Сергей Александрович (RU)

Кинякин Виталий Александрович (RU)

Артанов Владислав Владимирович (RU)

G01M9/08 - аэродинамические модели

Владельцы патента RU 2775185:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний воздухозаборников многодвигательной силовой установки летательного аппарата. Аэродинамический стенд содержит каркас, состоящий из вертикальной и горизонтальной рам, соединенных между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях, модели первой и второй мотогондол с воздухозаборниками, снабженными устройством прососа воздуха через них, установленными на вертикальную раму, и накопительное устройство, установленное в выходной части мотогондол. Каждая из мотогондол снабжена механизмами поперечного и вертикального возвратно-поступательного движения с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с фиксацией заданного угла и в продольной оси относительно друг друга. Имеется механизм создания внешнего воздушного потока с возможностью управления его направлением, скоростью и степенью неравномерности, а также средство фото-/видеофиксации. Под моделями первой и второй мотогондол на горизонтальную раму установлен блок имитации движения поверхности аэродрома, снабженный блоком выкладки посторонних предметов. Изобретение направлено на повышение функциональности стенда при проведении исследований обтекания. 1 ил.

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний и может быть использовано для исследования условий вихреобразования, и попадания посторонних предметов в воздухозаборники многодвигательной силовой установки летательного аппарата.

Более близким по технической сущности к заявленному изобретению является аэродинамический стенд для исследования особенностей обтекания многодвигательной силовой установки (RU 2755874 C1, G01M 9/00, 22.09.2021).

Аэродинамический стенд содержит каркас, состоящий из вертикальной и горизонтальной рам, соединенных между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях, первую мотогондолу с воздухозаборником, снабженным элементом прососа воздуха через него, установленную на вертикальную раму, неподвижный экран, установленный под мотогондолой на горизонтальной раме, емкость с флуоресцентным веществом, расположенную под входной частью воздухозаборника, накопительное устройство, установленное в выходной части мотогондолы, и механизм создания внешнего воздушного потока с возможностью управления его направлением, скоростью и степенью неравномерности и средство фото-/видеофиксации. Дополнительно стенд содержит вторую мотогондолу с воздухозаборником, при этом каждая мотогондола снабжена механизмами поперечного и вертикального возвратно-поступательного движения, а воздухозаборники установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с фиксацией заданного угла и в продольной оси относительно друг друга.

Недостатком известного устройства является низкая функциональность, обусловленная тем, что на образования приземных вихрей под воздухозаборниками оказывает влияние движение летательного аппарата по аэродрому, и низкая технологичность устройства, которая заключается в увеличении времени размещения посторонних предметов при подготовке к исследованию и проведении серии исследований.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение функциональности стенда при проведении исследований обтекания многодвигательной силовой установки при различных режимах работы двигателей и различных внешних условиях, и технологичности при проведении исследований.

Технический результат достигается тем, что в известный аэродинамический стенд, содержащий каркас, состоящий из вертикальной и горизонтальной рам, соединенных между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях, модели первой и второй мотогондол с воздухозаборниками, снабженными элементом прососа воздуха через них, установленными на вертикальную раму, накопительное устройство, установленное в выходной части мотогондол, каждая из которых снабжена механизмами поперечного и вертикального возвратно-поступательного движения с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с фиксацией заданного угла и в продольной оси относительно друг друга, механизм создания внешнего воздушного потока с возможностью управления его направлением, скоростью и степенью неравномерности и средство фото-/ видеофиксации, что дополнительно под моделями первой и второй мотогондол на горизонтальную раму установлен блок имитации движения поверхности аэродрома, снабженный блоком выкладки посторонних предметов.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно под моделями первой и второй мотогондол на горизонтальную раму установлен блок имитации движения поверхности аэродрома, снабженный блоком выкладки посторонних предметов.

Введение блока имитации движения поверхности аэродрома обеспечивает исследование процесса вихреобразования и особенностей обтекания силовой установки при движении летательного аппарата по летному полю во время руления, разбега на взлете и пробега на посадке с учетом изменения толщины пограничного слоя и его влияния на формирование системы вихрей, образующихся на входе перед воздухозаборниками. Размещение посторонних предметов осуществляется с помощью блока выкладки посторонних предметов с целью задания требуемого расстояния между посторонними предметами, а также распределения такого параметра, как относительная частота появления соответствующего типа постороннего предмета по ширине рулежной дрожки или взлетно-посадочной полосы. При проведении испытания, когда необходимо имитировать движение летательного аппарата, время подготовки сокращается за счет непрерывной подачи посторонних предметов на блок имитации движения поверхности аэродрома.

Структурная схема аэродинамического стенда в трех проекциях приведена на фиг. 1, где обозначено:

а - вид спереди; б - вид сбоку; в - вид сверху; 1 - блок имитации движения поверхности аэродрома; 2 - мотогондола с воздухозаборником; 3 - устройство прососа воздуха через воздухозаборник; 4 - горизонтальная рама; 5 - вертикальная рама; 6 - механизм поперечного возвратно-поступательного движения; 7 - механизм вертикального возвратно-поступательного движения; 8 - блок выкладки посторонних предметов; 9 - механизм создания внешнего воздушного потока.

Назначение блока имитации движения поверхности аэродрома 1 и блока выкладки посторонних предметов 8 ясно из названия. Блок имитации движения поверхности аэродрома 1 может быть выполнен в виде ленточного транспортера ЛТ-3 «Лайт» [URL: https://denkar.ru/catalog/lentochnyj-transporter-lt-3-lajt/дата обращения 29.09.2021]. Блок выкладки посторонних предметов 8 может быть выполнен в виде неподвижного полого цилиндра [URL: https://market.severstal.com/ru/ru/o/e/4078/дата обращения 29.09.2021] с противоположно расположенными сквозными отверстиями на нижней и верхней стороне, который закреплен перпендикулярно направлению перемещения ленточного транспортера, при этом внутри цилиндра размещается вращающийся вал [URL: https://darxton.ru/catalog_item/val-polirovannyy-napravlyayushchiy-40-mm-iz-podshipnikovoy-stali/дата обращения 29.09.2021] с несквозными отверстиями, расположенными в одних и тех же вертикальных плоскостях, параллельных плоскости XOY, что и отверстия в цилиндре. При этом вал соединен с роликом [URL: https://mir-podshipnikov.info/76-opornye-i-khodovye-roliki/дата обращения 29.09.2021], опирающимся на поверхность ленточного транспортера. Над неподвижным полым цилиндром закрепляется емкость с флуоресцентным веществом.

Аэродинамический стенд работает следующим образом.

Объект исследования (мотогондолы с воздухозаборниками выбранного размера и формы) закрепляется на направляющих механизма продольного возвратно-поступательного движения. Далее следует этап выбора начальных условий: оператор приводит в действие механизм вертикального возвратно-поступательного движения устанавливает необходимое расстояние по оси OY между экраном и каждым воздухозаборником. Далее оператор приводит в действие механизм поперечного возвратно-поступательного движения и устанавливает расстояние между воздухозаборниками по оси OZ. На заключительном шаге этапа выбора начальных условий оператор устанавливает индивидуальное расстояние по оси ОХ между входными сечениями воздухозаборников и угол наклона воздухозаборников в вертикальной плоскости относительно оси OZ. Следующим этапом является заполнение емкости блока выкладки посторонних предметов флуоресцентным веществом и выбор закона распределения относительной частоты появления соответствующего типа постороннего предмета по ширине рулежной дрожки или взлетно-посадочной полосы с помощью открытия/закрытия отверстий в нижней части цилиндра.

Далее следует проведение исследований.

Оператор с помощью устройства прососа воздуха через воздухозаборник, являющегося индивидуальным для каждой мотогондолы, устанавливает необходимый расход воздуха через модель силовой установки летательного аппарата, тем самым имитируя требуемый режим ее работы. Оператор приводит в действие блок имитации движения поверхности аэродрома. При этом движение поверхности через ролик, который опирается на нее, вызывает вращение вала в блоке выкладки посторонних предметов. При совпадении отверстий в цилиндре и отверстий на валу флуоресцентное вещество из емкости заполняет полости, образованные несквозными отверстиями. При дальнейшем вращении вала в момент совпадения данных несквозных отверстий с нижними отверстиями цилиндра флуоресцентное вещество размещается на движущуюся поверхность блока имитации движения аэродрома. При заданных начальных условиях расположения мотогондол и достижении критического отношения скорости воздушного потока на входе в воздухозаборник к скорости воздушного потока вне воздухозаборника образуется приземный вихрь, являющийся причиной попадания посторонних предметов в силовую установку. Динамическая визуализация процесса образования приземного вихря осуществляется за счет подхвата флуоресцентного вещества, которое попадает в область вихреобразования при перемещении ленты блока имитации движения поверхности аэродрома. Процесс образования приземного вихря, взаимодействия вихревых структур между воздухозаборниками, подхвата флуоресцентных частиц, выступающих в качестве посторонних предметов, фиксируется видеозаписывающей системой для дальнейшего анализа процесса вихреобразования.

После завершения исследований происходит взвешивание вещества, попавшего в накопительное устройство каждой мотогондолы.

Аэродинамический стенд, содержащий каркас, состоящий из вертикальной и горизонтальной рам, соединенных между собой во взаимно перпендикулярных плоскостях, модели первой и второй мотогондол с воздухозаборниками, снабженными устройством прососа воздуха через них, установленными на вертикальную раму, накопительное устройство, установленное в выходной части мотогондол, каждая из которых снабжена механизмами поперечного и вертикального возвратно-поступательного движения с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с фиксацией заданного угла и в продольной оси относительно друг друга, механизм создания внешнего воздушного потока с возможностью управления его направлением, скоростью и степенью неравномерности и средство фото-/видеофиксации, отличающийся тем, что дополнительно под моделями первой и второй мотогондол на горизонтальную раму установлен блок имитации движения поверхности аэродрома, снабженный блоком выкладки посторонних предметов.

Изобретение относится к способу полунатурных роботизированных испытаний систем управления беспилотных воздушных судов вертикального взлета и посадки (БВС ВВП). Для испытаний систем управления БВС ВВП выполняют полунатурное тестирование всей системы его автоматического управления (САУ), заключающийся в формировании линейных и угловых перемещений БВС ВВП на режимах вертикального взлета, посадки и висения с ограниченными линейными перемещениями, которые имитируются с помощью шестистепенного роботизированного манипулятора.

Способ исследования и оптимизации компоновки летательного аппарата и модель для его осуществления // 2761543

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к конструкциям аэродинамических моделей (АДМ) летальных аппаратов (ЛА), предназначенных для испытаний в аэродинамических трубах (АДТ). Способ исследования и оптимизации компоновки ЛА, заключается в том, что исследования в АДТ проводятся пошагово, с корректировкой модулей, образующих внешний обвод ЛА.

Перфорированная конструкция внешней поверхности тела вращения с комбинированными отверстиями и каналом отсоса // 2734664

Изобретение относится к аэродинамике летательных аппаратов и авиации. Перфорированная конструкция внешней поверхности тела вращения с комбинированными отверстиями и каналом отсоса содержит наружную обшивку, имеющую множество пространственно распределенных перфорационных отверстий, проходящих через нее, выполненную с возможностью воздействия на нее воздушного потока, включающего в себя воздушное течение пограничного слоя, проходящее вдоль указанной наружной поверхности.

Способ управления рулевыми поверхностями аэродинамической модели самолета // 2731425

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов и может быть использовано при исследованиях характеристик аэродинамической модели (АДМ) в процессе испытаний в аэродинамической трубе. Способ включает в себя подачу управляющего сигнала на устройство управления приводом рулевой поверхности с последующим формированием выходного сигнала для привода, перемещением его штока и отклонением рулевой поверхности, при этом задают требуемый угол наклона рулевой поверхности, получают сигнал о текущем состоянии наклона рулевой поверхности, подачу управляющего сигнала на устройство управления приводом рулевой поверхности производят одновременно с подачей на него сигнала о текущем состоянии рулевой поверхности, а формирование выходного сигнала для привода осуществляют суммированием сигналов, полученных устройством управления приводом рулевой поверхности.

Динамически подобная модель аэродинамической поверхности // 2729951

Изобретение относится к области авиационной техники и касается, в частности, экспериментальных исследований аэроупругости летательных аппаратов в аэродинамических трубах (АДТ) с помощью динамически подобных отсечно-балочных моделей отъемной части крыла. Динамически подобная модель аэродинамической поверхности содержит силовой сердечник и отсеки, имеющие внутренние полости, внешняя поверхность которых геометрически подобна форме моделируемой аэродинамической поверхности, передающих аэродинамические нагрузки на силовой сердечник, при этом отсеки выполнены из низкомодульного материала с образованием моделируемой аэродинамической поверхности, внутри отсеков выполнены внутренние полости со съемными крышками для размещения сменных грузов и оборудования, локальные площадки для крепления крышек к отсеку, отсеки содержат Х-образные нервюры с площадкой крепления к силовому сердечнику в центральной части нервюры и диагональными ребрами переменной толщины, идущими от указанной площадки крепления к углам отсека.

Динамически-подобная аэродинамическая модель управляющей поверхности летательного аппарата // 2729947

Изобретение относится к области авиационной науки и техники и, в частности, к экспериментальным исследованиям на моделях явлений аэроупругости и аэродинамики в аэродинамических трубах (АДТ). Изобретение может быть использовано при экспериментальных исследованиях на натурных скоростях в скоростных АДТ.

Аэродинамическая модель летательного аппарата с воздушно-реактивным двигателем // 2726564

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано для исследования аэродинамических характеристик сверхзвуковых летательных аппаратов в аэродинамических трубах. Аэродинамическая модель летательного аппарата с воздушно-реактивным двигателем содержит корпус модели, державку и аэродинамические тензовесы.

Дымогенератор // 2717907

Изобретение относится к области малогабаритных струйных генераторов дыма. Дымогенератор содержит испаритель с выходным отверстием для дыма, емкость с дымообразующей жидкостью, устройство подачи дымообразующей жидкости в испаритель, электрический источник питания, датчик контроля температуры испарителя, при этом испаритель состоит из выполненных из электропроводного материала корпуса и трубки испарителя, последовательно подключенных в качестве резистора к электрическому источнику питания, при этом в трубке испарителя установлена нагреваемая вставка из пористого материала, длина которой больше диаметра трубки испарителя.

Модель воздухозаборника двухконтурного двигателя летательного аппарата // 2707588

Изобретение относится к области авиации, к аэродинамическим испытаниям моделей воздухозаборников двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД), в частности, для исследований, например, условий вихреобразования и попадания посторонних частиц в воздухозаборник двигателя летательного аппарата на стартовых режимах, и других исследованиях при заданных суммарных расходах воздуха через двигатель в условиях внешнего обдува.

Способ определения баллистического коэффициента объекта // 2679910

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики. Способ основан на внешнетраекторных измерениях параметров пассивного полета объекта в атмосфере, по результатам которых в дискретных точках траектории полета определяют координаты, скорость движения объекта, угол наклона вектора скорости к плоскости местного горизонта, вычисляют ускорение силы притяжения Земли, находят давление атмосферы с использованием других источников.