Устройство для моделирования трехмерного обтекания летательных аппаратов

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН П 9) ( 01 1)Об Ь 7/70 ИИ ЕНИ.8)е свидете06 0 7/4 тво СССР1971. орс кл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТ ПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2.Авторское свидетельство СССР 516054, кл. 0 06 0 7/48, 1974(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ОБТЕКАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, содержащее модельзадания прямолинейного магнитногополя, выполненную в виде соленоидаС-образной формы, между концами обмотки соленоида установлены в точкахизмерения магнитной индукции контролирующие и измерительные датчики,подключенные через коммутатор к измерительному блоку, металлическая мо- .дель летательного аппарата, модельпелены свободных сосредоточенных вихрей, выполненная в виде провод -ников; одн выводы которых подключены к блоку питания, и ориентированная перпендикулярно кромкам несущихповерхностей металлической моделилетательного аппарата, модель пеленысвободных вихрей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыжния точности моделирования, модельпелены свободных вихрей выполненаиз металлической фольги в виде прямоугольного треугольника, гипотенуэа которого имеет криволинейную форму, определяемую в каждой точке несущей поверхности эначением разности векторов магнитной индукциисверху и снизу несущей поверхности фметаллическая фольга расположена вплоскости несущей поверхности металлической модели летательного аппарата и соединена одним концом с задней С,кромкой несущей поверхности металлической модели летательного аппарата, фдругим концом металлическая фольгасоединена с другим выводом проводника, моделирующего пелену свободных сосредоточенных вихрей.Изобретение относится к средстваманалоговой вычислительной техникии може т быть исполь зовано для решения задач аэродинамики при моделировании пространственного обтеканиялетательных аппаратов.5Известны устройства для моделирования трехмерных поступательно-циркуляционных потоков. Работа этихустройств основана на том, что модели исследуемых тел, покрытые слоем 10металла необходимой толщины, помещаю ." в квазистационарное магнитноеполе и в пространстве вокруг моделиизмеряют вектора магнитной индукции,по которым на основе магнитной аэродинамической аналогии рассчитываютаэродинамические характеристики тела, строят поле вокруг него. Пеленасвободных вихрей за несущими поверхностями летательного аппарата приэтом моделируется системой проводников (электродов ) с током 1,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для моделирования трехмерных 75гидродинамических полей, котороеимеет магнитную камеру с установленными в ней исследуемой моделью, контролирующими и измерительными датчиками. Пелена свободных вихрей за несу- З 0шими поверхностями модели моделируется дискретными электродами. Питаниена магнитную камеру и электроды по 1 цается через усилители, на регулирующие и контролирующие устройства отгенератора переменного тока Сигналыс датчиков через коммутационное устройство подаются в измерительныйблок 2)Недостатком известных устройствявляется то, что в них пелена свобод ных вихрей моделируется дискретнымиэлектродами, Система дискретных электрОдов не позволяет получить непрерывную аналоговую модель пространственного обтекания аппарата, приводит к 45появлению не существующих в природеособых точек и тем самым со значительными искажениями моделирует реальное аэродинамическое явление. Всеэто снижает точность моделирования, 50уменьшает 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 60установлены в требуемых точках измерения магнитной индукции контролирующие и измерительные датчики, подключенные через коммутатор к измерительному блоку, металлическая модель я летательного аппарата, модель пе - лены свободных сосредоточенных вихрей, выполненная в виде проводников, одни выводы которых подключены к блоку питания, и ориентированная перпендикулярно кромкам нес щих поверхнос-. тей металлической модели летательного 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 6 и измерительные 7 датчики через коммутатор 8 соединены с измерительным блоком 9.Физическая схема обтекания несущейповерхности (крыла) конечного размаха изображена на фиг. 2, Линии вихрей в соответствии с уравнением не-прерывности разделяются по площадиА АЭВВ, ВА на верхней и нижнейповерхностях несущей поверхности между потенциалами в точках А и В,В пределах площади ААВ В они являЭ Эются присоединенными, в пределах пло,щадей ААА и ВВВ они образуютнепрерывно распределенную пеленусвободных вихрей. Интенсивность сходящих с несущей поверхности свободчых вихрей увеличивается по мере приближения к ее концам - точкам А И В.Более мощные свободные вихри втягивают в себя более слабые, и вся пелена свободных вихрей на некоторомудалении от несущей поверхности вточках А 1, и В сворачивается в двасосредоточенных вихря, 1398013Если поверхно:ть пелены свободных вихрей ААА 1 и ВВВ смоделиро - вать металлической фольгой .такой же формы, обеспечив при этом на задней кромке вдоль линий АА и ВВ равномерный электрический контакт, и подвести к точкам Аи В посредством электродов разность потенциалов,то электрический ток растечется по площади ААВ В,ВА металлизированной модели несущей поверхности и модели 10 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 точке С по направлению и по величине таким, чтобы выполнился постулат Чаплыгина-Жуковского, а фольгу и присоединенные к ней электроды выгнуть в пространстве так, чтобы в любой точке на ней, начиная от линий АА и ЬВ 2, сверху и снизу касательные некторы магнитной индукции были бы равны по модулю.Предлагаемое устройство работает следующим образом.К концам несущих поверхностей модели 2 (точки Д ) присоединяют электроды без фольги, В корневых сечениях несущих поверхностей (точки С ) устанавливают контролирующие датчики б 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 верхностей модели (точках С ) выполнялся аналог постулата Чаплыгина- Жуковского. При этом контроль осуществляется по показанию датчиков б блоком 9. 45Измерительными 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 Д б каждой несущей поверхности модели измеряют разность величины векторов магнитной индукции сверху ч снизу несущих поверхностей и для каждой несущей поверхности модели строят кривую В- В= Г(Е), приведенную на фиг. 3,Модели пелены свободных вихрей вырезают из Фольги, при этом их разме - ры определяют по граФикам Вверк Вц, -- Г(Е)зная, что длина пелены АГ,( (Фиг, 1) равна длине участка АА и пропорциональна величине В- Вн в точке Д , а Форма подобна кривойПроводники 4 отсоединяют от несущих поверхностей модели летательного аппарата, к задним кромкам кото - рых на отрезках Дб подсоединяют фольгу 3 - модели пелены свободных вихрей, обеспечивая вдоль всей линии равномерный электрический контакт.Проводники 4 подсоединяют к фольге, датчики б контролируют выполнение аналога постулата Чаплыгина- Жуковского в корневых сечениях моде;ли, Если аналог постулата выполняется, выгибают фольгу за каждой несущей поверхностью так, чтобы в каждой Аочке, начинай от линии Д 8, 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 векторов магнитной индукции (аналога скорости воздушного потока) вокруг модели летательного аппарата и на его поверхности производят с помощьюизмерительных 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 К Составитель В.фу аловДылын Техред Л.МИкеш Корректор И.Макаренко Редак з 420 ог иал ППП "Патент, г.ужгород у ектная,4 Тираж 699 ВНИИПИ Государствен по делам иэобретен 113035, Москва, %-35