ИТОГОВЫЙ ОТЧЕТ по преддипломной практике СОДЕРЖАНИЕ 1. Описание экспериментального стенда СВС-1.1 Принципиальная схема и параметры аэродинамической трубы 1.2 Система измерений стенда 1.3 Виды эксперимента, поддерживающие устройства 2. Описание экспериментального стенда Т-131Б 2.1 Принципиальная схема и параметры аэродинамической трубы 1.1 Воздухоподогреватель 1.2 Аэродинамические сопла 2.1.3 Рабочая камера 2.2 Стендовый диффузор и система эксгаустирования Литература Приложения 1. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА СВС-2 Специализированная АТД СВС-2 более других приспособлена для исследования моделей ВЗ. Она имеет широкий диапазон скоростей М=0,2-6. Многие ее технологические особенности повторяются в трубах ТПД, СВС-1, ТССМ. 1.1 Принципиальная схема и параметры аэродинамической трубы Главной особенностью СВС-2 (Рис. 1) является то, что она оборудована уникальным регулируемым многорежимным соплом 500х516 на диапазон чисел М от 0,2 до 4,5. Выше М=4,5 на режимах с подогревом воздуха используются дискретные круглые сопла диаметром 565 мм. Для этих “горячих” режимов устанавливается малая форкамера с подводом воздуха, подогретого до . До- и трансзвуковые режимы обеспечиваются установкой перфорированного 7%-го насадка сопла (М=0,2 1,4). На режимах М=0 и М<0,8 используется модельный эжектор.
Между срезом сопла и коллектором (телескопическим) выхлопного тракта имеется рабочая часть, где на стойке устанавливаются модели ВЗ. В конфузоре трубы имеется также всасывающий эжектор, нерегулируемый диффузор и выхлопная шахта.
Второй особенностью СВС-2 является то, что в ней обеспечена возможность проведения испытаний моделей ВЗ при М<3 практически на натурных числах Re. В то же время СВС-2 является трубой переменной плотности.
Рабочие параметры представлены в таблице 1 и на рис. 2. За счет изменения полного давления и размера входа модели (от 0,03 до 0,2 м) возможно изменение числа Re при М~2,5 в 100 раз. При М<2 и М>3 рабочий диапазон чисел Re сужается.
Основные испытания проводятся в СВС-2 на стандартных режимах. Режимы переменной плотности используются для физических исследований и весовых испытаний. Поскольку СВС-2 имеет открытую рабочую часть, изменение характера течения газа в рабочей части трубы при различном сочетании давлений в форкамере и в эжекторе может быть большим.
Таблица 1. АДТ Сопло трубы Рабочая часть Параметры Назначение Тип Размер (мм) СВС-2 Регулируемые; Дискретные В камере Эйфеля Исследование моделей транс сверх- и гиперзвуковых ВЗ На рис.3 Показаны три режима течения: а) расчетный, ; б) режим недорасширения, ; в) режим перерасширения, . Стандартные режимы соответствуют стандартному давлению в форкамере; для них давление в эжекторе либо равно нулю (М<2,5), либо подобрано так, чтобы было несколько выше, чем (т. е. режим “б” со слабой нерасчетностью). Это сделано из условия обеспечения устойчивости течения при относительно большом загромождении рабочей части моделью.
При отклонении от стандартного режима необходимо контролировать режим нерасчетности так, чтобы не попасть с воздухозаборником в неравномерную или неизвестную область. Нужно, чтобы вход ВЗ попадал в характеристический ромб. На рис.3 Даны примерные зависимости от М величин и, при которых в сопле СВС-2 реализуется расчетный режим течения.
Эти данные можно использовать при выборе режимов для различных видов испытаний. Для испытаний ВЗ важно иметь равномерные в поперечном сечении поля потока. Измерение полей гребенкой полного давления показали, что в ядре потока неравномерность полей М не превышает 01% для всего диапазона регулируемого сопла. При М=2 3 она меньше и составляет. Вдоль оси сопла при неравномерность не превышает. Толщина пограничного слоя на стенках трубы составляет 70-80 мм. 1.2
Кинопленка используется затем для определения границы устойчивых режим... визуализация работы пневмотрасс на цветовом индикаторе и на дисплее; 4. Диапазон углов и - соответственно от – 10 до 20 и от 0 до. Конструкция механизма выполнена таким образом, что при изменении углов... Другие – на индивидуальных стойках со своим дросселем (обычно заводски...
Принципиальная схема и параметры аэродинамической трубы Экспериментальный стенд Т-131Б представляет собой высокотемпературную гиперзвуковую аэродинамическую трубу незамкнутого типа. Принципиальная схема стенда приведена на рис.4. Он состоит из воздухоподогревателя – 1, аэродинамического сопла – 2, рабочей камеры – 3 с установленной в ней моделью ГПВРД – 4, стендового диффузора – 5, газового эжектора – 6 и выхлопной шахты – 7. Энергетический комплекс включает в себя следующие системы: • Систему воздуха высокого давления (давление в системе Р32МПа); • Систему кислорода (давление в системе Р20МПа); • Систему азота (давление в системе Р20МПа); • Систему водорода (давление в системе Р15МПа); • Топливную систему (давление в системе Р12МПа); • Водяную систему охолождения (давление в системе Р3МПа). Для обеспечения потребного перепада давления для запуска стенда на его выходе с помощью четырехступенчатого газового эжектора поддерживается низкое давление Р2КПа. Высотно-скоростная характеристика стенда – зависимость числа М и высоты полета, задаваемой статическим давлением на срезе аэродинамического сопла, от потребных параметров потока на стенде, определяется тем предельным разрежением, которое может обеспечить газовый эжектор на выходе из стенда.
При реализации течения на стенде в диапазоне рассматриваемых чисел М=510 необходимо учитывать эффективность восстановления давления во входном и выходном участках стенда.
Предельное давление на входе в стенд составляет Рон 11МПа; предельное разряжение составляет Рв2КПа. Исходя из этих условий рассчитывалась высотно-скоростная характеристика стенда.
Верхняя граница определяется вакуумом, создаваемым эжектором; нижняя – эффективностью работы стендового диффузора; левая граница – располагаемым соплом, а правая предельным давлением на входе в стенд. Таким образом аэродинамическая труба позволяет моделировать условия полета с числа М=58 (10) на высотах Н=1845км при числах Re=1055106 и температурах торможения потока Тt=8002350К. 2.1.1 Воздухоподогреватель Для обеспечения высоких температур торможения газового потока на входе модельных камер сгорания на стенде Т-131Б используется воздухоподогреватель газопламенного типа. В камеру сгорания воздухоподогревателя подаются воздух, кислород и керосин в количествах необходимых для создания потока с заданными параметрами торможения Тt и Рt. Причем кислород подается в камеру сгорания воздухоподогревателя для восполнения сгоревшего кислорода воздуха, так чтобы доля кислорода в продуктах сгорания составляла gox=0.232. Последнее требование важно для моделирования атмосферного воздуха в испытаниях в которых исследуются процессы горения.
Такой способ компенсации обеспечивает также высокую полноту сгорания керосина.
Схема воздухоподогревателя изображена на рис. 5. Воздухоподогреватель состоит из переходника (1), кислородного смесителя (2), пускового блока (3), топливного коллектора (4), камеры сгорания (5). Воздух, через трубопровод высокого давления, обогащаясь в смесителе газообразным кислородом, поступает через отверстия в топливном коллекторе в камеру сгорания.
Через форсунки топливного коллектора в камеру сгорания подается керосин, который смешивается с воздухом.
Образующаяся керосин - кислород - воздушная горючая смесь поджигается от факела пламени из пускового блока и сгорает в камере сгорания. Область работы воздухоподогревателя представлена на рис. 6. Верхняя граница области работы по давлению Pt и температуре Тt газа в воздухоподогревателе в настоящее время ограничена максимальным располагаемым давлением в топливной системе Рт=10 МПа. Нижняя граница определяется минимально возможным перепадом давления на топливных форсунках Рт=0.2 МПа, при котором сохраняется устойчивая работа воздухоподогревателя.
Правая граница -Тt=2350 К - определяется предельным расходом кислорода 1.5 кг/с, а левая Tt=850 К - пределами воспламенения и стабилизации горения керосина в воздухоподогревателе. При проведении испытаний на Т-131В необходимо учитывать, что термодинамические свойства и состав продуктов воздухоподогревателя отличаются от чистого воздуха. 2.1.2
2.1.3 Рабочая камера Рабочая камера представляет собой камеру Эйфеля т... Весы содержат шесть динамометров, на которых закреплена платформа с ис... Такая схема диффузора позволяет не только обеспечить эффективное восст... Эжектор состоит из четырех ступеней. В каждой ступени по радиусу трубы... Запуск аэродинамической трубы с различными числами М определяется расп...
ЛИТЕРАТУРА 1. Щетинков Е.С. Исследование характеристик и условий работы идеального ПВРД при сверхзвуковых скоростях полета. Научно-технический сборник пионеры ракетной техники. Вып. 2. Москва. 2000. 2. Бондарюк М.М Ильяшенко С.М. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Оборонгиз. Москва. 1958. 3. Курзинер Р.И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. Москва.
Машиностроение. 1989. 4. Ремеев Н.Х. Аэродинамика воздухозаборников сверхзвуковых самолетов. Издательский отдел центрального аэрогидродинамического института имени проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), 2002 5. Мещеряков Е.А. Характеристики огневого воздухоподогревателя гиперзвуковой аэродинамической трубы. Труды ЦАГИ. Выпуск № 2491. 1990. 6. Физические измерения в газовой динамике и при горении. под. ред. Ланденбурга. М. Иностранная литература. 1957. 7. Поуп А Гойн К. Аэродинамические трубы больших скоростей.
Изд. “Мир”, 1968г. ПРИЛОЖЕНИЕ Рис.1. Принципиальная схема АДТ СВС-2 Рис. 2. Рабочие диапазоны полного давления и числа Re АДТ СВС-2 переменной плотности Рис. 3. Режимы течения в рабочей части СВС-2 Рис.4. Принципиальная схема АДТ Т-131Б Рис. 5. Схема воздухоподогревателя Рис. 6. Область работы подогревателя.