Устройство для моделирования трехмерного обтекания летательных аппаратов

Устройство для моделирования трехмерного обтекания летательных аппаратов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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