НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o177.pdf (1090.78Кб)

УДК 621.45.054.82

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Выполнено экспериментальное исследование особенностей динамики формирования зоны возмущенного течения, образующейся при взаимодействии вдуваемой высоконапорной газовой струи со сносящим сверхзвуковым потоком газа у поверхности сопла или пластины. Целью исследования являлось определение отклонений распределения давления в зоне и ее размеров при динамическом воздействии от характеристик стационарного течения.
В процессе эксперимента измерялось распределение давления на поверхности сопла или пластины одновременно со скоростной киносъемкой потока.
В результате установлено, что отклонение в размерах зоны возмущенного течения и распределении давления наблюдается только на переходных участках: при нарастании и уменьшении давления торможения выдуваемой струи. При использованных частотах пульсаций область формируется практически без запаздывания. Размер и форма границ возмущенного течения и распределения давления на участке постоянного давления не зависит от пульсации струи. Формирование границ и распределения давления происходит со скоростью значительно меньшей, чем скорость сносящего потока и различной в области перед струей и за струей.
Установлено, что динамические характеристики (время формирования) области возмущенного течения зависят от масштаба создаваемой силы и характеристик сносящего потока.
Размеры зоны возмущенного течения во времени могут быть представлены в виде апериодического звена, как правило, с постоянной времени значительно меньшей, чем аналогичная характеристика газоподводящего тракта.
Полученные результаты позволяют утверждать, что при оценке динамических характеристик комбинированных струйных органов управления достаточно ограничиться учетом характеристик газогенератора и газоподводящего тракта, быстродействие которых, как правило, значительно ниже быстродействия области возмущенного течения.
Рекомендации, основанные на результатах данного исследования, могут быть использованы при проектировании сверхзвуковых и гиперзвуковых летательных аппаратов.

1. Зеленцов В.В. Комбинированные струйные органы управления ракет и снарядов // Полет. 2000. № 2. С. 10-16.
2. Зеленцов В.В., Нестеров А.А., Породенко В.В., Шишков А.А. Экспериментальное исследование сопла Лаваля с несимметричным вдувом газа // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1981. № 2. С. 188-193.
3. Калугин В.Т. Аэрогазодинамика органов управления полетом летательных аппаратов: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 688 с.
4. Луценко А.Ю., Столярова Е.Г., Чернуха П.А. Струйное управление параметрами обтекания летательных аппаратов различных назначений // Научный вестник МГТУ ГА. 2015. № 212. С. 38-43.
5. Луценко А.Ю., Назарова Д.К. Численное и экспериментальное моделирование транс- и сверхзвукового обтекания возвращаемого аппарата в условиях блочного струйного торможения // Международная конференция « XVII Харитоновские тематические научные чтения» (Саров, Россия, 23-27 марта 2015 г.): тез. докл. Саров, 2015.
6. Луценко А.Ю., Назарова Д.К. Экспериментальное и численное моделирование обтекания спускаемого аппарата в трансзвуковом потоке при отсутствии и наличии блочного струйного торможения // Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 12. С. 168-177. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/750279.html (дата обращения 01.10.2015).
7. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. СПб .: БХВ - Петербург , 2007. 560 с .
8. Roy C.J., Blottner F.G. Review and assessment of turbulence models for hypersonic flows // Progress in Aerospace Sciences. 2006. Vol. 42, iss. 7-8. P. 469-530. DOI:10.1016/j.paerosci.2006.12.002
9. Baumgartner M.L. Turbulence Structure in a Hypersonic Boundary Layer: PhD Thesis. Princeton University, 1997.