• Адамов Николай Петрович
  • 2005
  • 20

Развитие методов экспериментального исследования аэродинамических характеристик возвращаемых космических объектов автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Развитие методов экспериментального исследования аэродинамических характеристик возвращаемых космических объектов - темы дипломов, курсовиков, рефератов и докладов Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 01.02.05 — Механика жидкости, газа и плазмы
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Системы координат, используемые при измерении сил и моментов
  • Вычисление истинных значений аэродинамических коэффициентов
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Влияние температурного дрейфа
  • Вторичная обработка результатов серии экспериментов
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Анализ существующих способов
  • Опыт разработки и создания газодинамических установок кратковременного действия
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Вопросы измерений в быстропротекающем газодинамическом эксперименте
  • Измерение расходной характеристики эталонного воздухозаборника в установке кратковременного действия
  • Влияние температурного фактора поверхности модели на восприимчивость гиперзвукового вязкого ударного слоя к естественным возмущениям внешнего потока
Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Адамов Николай Петрович, 2005, 01.02.05 — Механика жидкости, газа и плазмы

Актуальность темы

Разработка многоразовых космических систем в настоящее время - одно из перспективных направлений, поэтому развитие метрологически обоснованных экспериментальных методов исследования аэродинамических свойств возвращаемых многоразовых космических объектов в лабораторных условиях является весьма актуальным Многообразие функциональных особенностей и форм возвращаемых летательных аппаратов обуславливают необходимость постоянного метрологического обеспечения развитых экспериментальных методов, что в свою очередь делает необходимым их совершенствование

Цель работы

- разработать и реализовать в сверхзвуковых аэродинамических трубах, не оснащенных шестикомпонентными аэродинамическими весами и р-механизмом, методику шестикомпонентных измерений аэродинамических характеристик моделей, алгоритм и программу вычисления на ЭВМ коэффициентов аэродинамических сил и моментов как функций углов атаки и скольжения, а также выполнить исследования методической и реальной моделей;

- получить суммарные и распределенные аэродинамические характеристики модели с малым моментом крена на фоне значительных других компонент нагрузки при числе Маха М„=4 в диапазоне углов атаки а=±15° и скольжения р=0-И5° и исследовать влияние надстроек на локальные и суммарные аэродинамические характеристики,

- разработать методику проведения и алгоритм обработки результатов экспериментальных исследований аэродинамических характеристик системы "головное тело (ГТ) + парашют" и условий балансировки этой системы в сверхзвуковых аэродинамических трубах и исследовать характеристики конусного парашюта за моделью блока А - ускорителя ракеты-носителя "Энергия";

- создать пакет программ, позволяющий проводить цифровой спектральный и корреляционный анализ данных экспериментов с тормозным устройством (ТУ), включая отображение промежуточных результатов на экране монитора, а конечных - и на графопостроитель;

- развить метод экспериментального исследования аэродинамических характеристик разделяющихся моделей двухступенчатых аэрокосмических систем и выполнить экспериментальное исследование их разделения с использованием набора схематизированных крылатых моделей и одной из вероятных конфигураций исследовательской концепции Е!_АС-ЕОЗ для достижения более глубокого понимания структуры и особенностей этих течений и получения данных для тестирования расчетных моделей и методов численного моделирования

I РОС. НАЦИОНАЛ М' , БИБЛИОТЕКА

Научная новизна и практическая ценность работы:

- создана методика шестикомпонентных измерений аэродинамических характеристик моделей в сверхзвуковых аэродинамических трубах, не оснащенных шестикомпонентными аэродинамическими весами и р-механизмом, и получены наиболее полные и систематизированные результаты экспериментальных исследований суммарных и распределенных аэродинамических характеристик модели изолированного блока А при сверхзвуковых скоростях;

- полученные обширные экспериментальные данные по распределенным и интегральным характеристикам изолированного блока А, по визуализации картин его обтекания могут быть использованы в качестве тестовых при апробировании новых алгоритмов расчета обтекания подобных тел сверхзвуковым потоком;

- создан стенд и развита методика определения аэродинамических характеристик аппаратов с тормозным устройством (парашютом) в условиях свободной балансировки в сверхзвуковом потоке;

- выполнены метрологические исследования созданного стенда, определены динамические характеристики и погрешности измерительной системы, и проведены исследования ряда моделей ГТ+ТУ;

- развит метод раздельного экспериментального исследования с помощью комплекса аэродинамических весов нагрузок на элементы двухступенчатой многоразовой аэрокосмической системы при сверхзвуковых скоростях. Полученные экспериментальные данные расширяют представление о механизме аэродинамической интерференции при разделении и способствуют более глубокому пониманию роли каждой из ступеней в формировании собственных и интегральных аэродинамических характеристик;

- коэффициенты интерференции сведены в базу данных и использованы в опытно-конструкторских разработках организаций, занимающихся сверхзвуковыми двухступенчатыми многоразовыми аэрокосмическими системами, а также для валидации расчетных методов

Достоверность результатов

Достоверность результатов подтверждается путем оценок возможных погрешностей измерения, полученных либо на основании выполненных ранее другими экспериментаторами специальных методических исследований точности измерений на контрольных моделях аэродинамической трубы, либо при проведении многократных измерений, позволивших получить среднеквадратичные погрешности измерений и доверительный интервал Анализ и сопоставление результатов повторных измерений, а также измерений, выполненных с помощью различных средств и методов, также свидетельствует о достоверности экспериментальной информации

На защиту выносятся:

- методика и результаты экспериментального исследования сверхзвукового

(М-=4) обтекания изолированного блока А; ,

- методика определения аэродинамических характеристик аппаратов с тормозным устройством (парашютом) в условиях свободной балансировки в сверхзвуковом потоке;

- усовершенствованный метод раздельного измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на ступени аэрокосмической системы в процессе их разделения;

- некоторые результаты систематических экспериментальных исследований аэродинамической интерференции двухступенчатой аэрокосмической системы в процессе разделения ступеней, в том числе: 1) особенности обтекания компоновки и связанные с ними изменения в распределении давления по поверхности, 2) роль аэродинамической интерференции в формировании собственных аэродинамических характеристик, 3) влияние изменения взаимного расположения ступеней на их аэродинамическую интерференцию.

Личный вклад автора в работу по теме диссертации заключается в: -разработке методов и необходимого оборудования й моделей, необходимых для проведения экспериментов; -непосредственном участии в проведенных исследованиях на всех стадиях их выполнения, начиная с постановки задачи и заканчивая обработкой и анализом полученных данных, подготовкой публикаций по результатам исследований Представление изложенных в диссертации и выносимых на защиту результатов, полученных в совместных исследованиях, согласовано с соавторами. Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на Международных конференциях по методам аэрофизических исследований (ICMAR'94, ICMAR'96, ICMAR'98, ICMAR 2000, ICMAR 2002, Новосибирск); Межотраслевой научно-технической конференции "Аэродинамика гиперзвуковых летательных аппаратов", 1990, Калининград Московской обл; Международной конференции "Методы и средства экспериментальных исследований в аэронавтике", Жуковский, 1993; VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике, Пермь, 2001 и ECCMAS-2004, Ju-vaskula, Finland.

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, список которых представлен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 67 наименований. Общий объем диссертационной работы составляет 199 страниц и содержит 86 рисунков.

В заключении сформулированы основные выводы работы:

1. Разработаны технические и программные средства для измерения аэродинамических характеристик моделей с малыми значениями момента крена.

2. Выполнена серия метрологических исследований, подтвердившая обоснованность методики и алгоритмов расчета рабочих формул весов и обработки результатов измерений и показавшая, что созданная система обеспечивает достоверность и высокую точность измерения аэродинамических характеристик моделей с малым моментом крена (т„«0 01) и имеет разрешающую способность по этой компоненте в 30-5-50 раз выше, чем механические весы типа АВ-313М

3. Создан стенд для изучения аэродинамических характеристик аппаратов с парашютом при обтекании сверхзвуковым потоком, позволяющий измерять углы атаки и скольжения головного тела, сопротивление системы ТТ+ТУ, осуществлять высокоскоростную киносъемку прямотеневой картины обтекания парашютной системы.

4. Развита методика определения аэродинамических характеристик аппаратов с тормозным устройством (парашютом) в условиях свободной балансировки в сверхзвуковом потоке и изучения физики таких явлений.

5. Развит метод экспериментального исследования аэродинамических характеристик разделяющихся моделей двухступенчатых аэрокосмических систем. Анализ полученных результатов позволил глубже понять аэродинамику разделяющихся ступеней. Сформированные базы данных их аэродинамических характеристик, включающие взаимную интерференцию, использовались для валидации численных методов расчета.

6. В результате детального анализа всей полученной информации при М=3-6 для схематизированных моделей выделены характерные области взаимодействия: слабого взаимодействия, сильного и отрицательной интерференции.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Адамов Н.П., Бродецкий М.Д., ВасеневЛ.Г., Зуенко B.C. Методика проведения, алгоритм и программа обработки шестикомпонентных весовых испытаний с использованием механических и тензометрических весов // II! Всесоюзная школа по методам аэрофизических исследований. Ч. 2. Новосибирск: Изд. ИТПМ СО АН СССР, 1982. С. 224 - 227.

2. Adamov N.P., Bonnefond Т., Brodetsky M.D., Derunov E.K Kharitonov A.M, Vasenyov L.G. Separation of winged vehicles in supersonic. - AIAA Paper 95-6092: Proc. of Sixth Intern. Aerospace Planes and Hypersonic Technologies Conf. 3-7 april Chattanooga, Tennessee,U.S.,1995.

3. Adamov N.P., Bonnefond Т., Debiasi J.M., Kharitonov AM, Ruffino F. "Supersonic vehicles separation comparisons between wind Tunnel tests and computations" // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Proc. Pt 2. Novosibirsk,1996. P. 33-38.

4. Боннефонд Т., Адамов Н.П., Бродецкий М.Д., Васенев Л.Г., Дерунов Е.К., Харитонов А.М. Экспериментальные исследования аэродинамической интерференции двухступенчатых крылатых систем при разделении 1. Методика проведения экспериментов. Распределенные аэродинамические характеристики // Теплофизика и аэромеханика. 1996. Т. 3, № 3. С. 215-226

5. Боннефонд Т., Адамов Н.П., Бродецкий М.Д, Васенев Л.Г., Дерунов Е.К., Харитонов A.M. Экспериментальные исследования аэродинамической интерференции

»15392

двухступенчатых крылатых систем при разделении. 2. Суммарные аэродинамические характеристики разделяемых ступеней // Теплофизика и аэромеханика. 1996. Т. 3, № 4. С. 301-309.

6. БоннефондТ., Адамов Н.П., Бродецкий М.Д., Васенев Л.Г., Дерунов Е.К., Харитонов A.M. Пространственные сверхзвуковые течения при разделении двухступенчатых аэрокосмических систем И ПМТФ. 1997. № 1. С. 21-29

7. Адамов Н.П., Бродецкий М.Д., Васенев Л.Г., Дерунов Е.К., Харитонов А.М. Аэродинамическая интерференция элементов самолетов и аэрокосмических систем // Теплофизика и аэромеханика. 1997. Т. 4, № 2. С. 211-223.

8. Адамов Н.П., Бродецкий М.Д., Харитонов A.M., Забродин А.В., Луцкий А.Е. Численное и физическое моделирование сверхзвукового обтекания разделяющихся крылатых тел //Теплофизика и аэромеханика. 2000. Т. 7, № 1. С. 1-12.

9. Адамов Н.П., Бродецкий М.Д., Луцкий А.Е , Харитонов A.M., Шевелько А.В. Расчет сверхзвукового обтекания разделяющихся крылатых тел: Препринт ИПМ №12. М.,1999. 21 с.

10. Adamov N.P., Brodetsky M.D., Kharitonov А.М.., Zabrodin A.V., LutskyA.E. Spatial supersonic flows over separating winged bodies. Numerical and experimental simulation" // Proc. of the ECCOMAS-2004,24-28 July, Juvaskyla, Finland. Vol. 2. P. 15.

11. Adamov N.P., Brodetsky M.D., Vasenev L.G., Kharitonov A.M. Aerodynamics of separation of two-stage winged aerospace systems // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Proc. Pt 1. Novosibirsk, 2004. P. 5-8.

РНБ Русский фонд

12337

Ответственный за выпуск Н. П. Адамов

Поделиться с друзьями: