Прибор для статических испытаний моделей в широком диапазоне углов атаки и скольжения
При разработке математических моделей полёта самолёта на больших углах атаки и на режимах штопора необходимо знать аэродинамические характеристики самолёта в широком диапазоне углов атаки и скольжения.
Определение аэродинамических характеристик моделей самолётов в диапазонах углов атаки =±180° и углов скольжения =±180° в статических условиях производится на приборе Ш-4 (рисунок 9).
Рисунок 9.
Прибор Ш-4 закрепляется на ферме, которая устанавливается на универсальной раме. На раме имеются две вертикальные направляющие стойки, по которым ферма с прибором Ш-4 может перемещаться по высоте. Высота расположения модели изменяется с помощью ручной лебедки. Для изменения углов атаки и скольжения применены червячные механизмы, которые имеют электрический привод и электрическую систему дистанционного управления.
Аэродинамические силы и моменты, действующие на модель, измеряются шестикомпонентными тензометрическими весами. Тензометрические весы расположены внутри модели и измеряют аэродинамические нагрузки в системе координат связанной с моделью. Аэродинамические нагрузки определяются по результатам двух испытаний. Сначала, в заданных программой диапазонах углов атаки и скольжения без потока в аэродинамической трубе, весами измеряются силы и моменты от веса модели. Затем испытания повторяются с заданной скоростью воздушного потока в аэродинамической трубе. Аэродинамические нагрузки получают, вычитая из результатов испытаний с потоком результаты испытаний без потока.
Практически сразу после окончания измерений проводится предварительная обработка результатов измерений и вывод их на экран дисплея в виде таблиц или графиков.
Прибор для динамических испытаний моделей при вращении
Большое значение для анализа штопора самолёта имеет экспериментальное определение аэродинамических характеристик самолёта по результатам испытаний вращающихся моделей. При этом на вращающейся модели создаются условия обтекания, близкие к условиям обтекания самолёта на режимах установившегося штопора. Испытания моделей при вращении с постоянной угловой скоростью проводятся на приборе Ш-5 (рисунок 11). Прибор Ш-5 размещается в рабочей части вертикальной аэродинамической трубы на универсальной раме, имеющей колеса для перемещения по рельсовым путям рабочего зала аэродинамической трубы. Привод Ш-5, состоящий из электродвигателя, редуктора и главного вала, установлен на конце консольной фермы, перемещающейся по вертикальным направляющим универсальной рамы. С фланцем главного вала соединена поперечная штанга, на одном конце которой закреплена вертикальная державка механизма изменения углов атаки и скольжения модели, а на другом конце - противовес.
Механизм изменения углов атаки и скольжения имеет кривошип и промежуточный вал, к которому крепится державка тензометрических весов. Модель устанавливается на тензометрические весы. Совместным поворотом кривошипа и промежуточного вала обеспечивается установка заданных программой углов атаки и скольжения модели. Изменение углов осуществляется дистанционной системой управления, которая позволяет изменять углы или по командам от вычислительного управляющего комплекса на базе ЭВМ или с пульта управления оператором.
Рисунок 11.
Основные технические характеристики прибора Ш-5\
мощность электропривода, квт 8;
диапазон частоты вращения, об/мин 0+100;
диапазон изменения угла атаки 0±180°;
диапазон изменения угла скольжения 0±90°;
радиус вращения 0;
максимальный размах крыла, м 1.2;
максимальная длина модели, м 1.2;
максимальная масса модели, кг 5.0.
Модели, испытываемые на прибое Ш-5, обычно близки по размерам к свободно штопорящим моделям, но они не являются динамически подобными самолёту. При вращении в потоке аэродинамической трубы на модель действуют аэродинамическая сила, сила веса и моменты от аэродинамических и инерционных сил. Поскольку модель динамически не подобна самолёту, то для исключения составляющих от силы веса и от инерционных сил, не удовлетворяющих законам подобия, предварительно проводят испытания вращающейся модели вне потока аэродинамической трубы. Модель на приборе Ш-5 помещают в специальный футляр («барабан»), который крепится к главному валу установки Ш-5 (рисунок 12).
Рисунок 12.
При вращении барабана с моделью воздух, находящийся внутри барабана, увлекается моделью и внутренними ребрами барабана и вращается вместе с моделью. Это устройство позволяет исключить влияние воздуха на измеряемые инерционные силы и моменты. Измерения инерционных сил и моментов проводятся для угловых скоростей, углов атаки и скольжения, предусмотренных программой испытаний модели в потоке аэродинамической трубы. Вычитая измеренные таким образом силы и. моменты из суммарных величин, измеренных в потоке аэродинамической трубы, определяют составляющие аэродинамических силы и момента относительно связанных осей координат.