Разработка метода тепловой защиты элементов поверхности гиперзвуковых ЛА путем щелевого вдува газа

Проведены исследования при следующих основных параметрах потока: полное давление Р₀ =50 бар (турбулентное состояние пограничного слоя почти на всей поверхности гладкого конуса) и Р₀ = 17 бар (ламинарное состояние пограничного слоя почти на всей поверхности гладкого конуса), температура торможения T₀ = 700 K, число Маха в невозмущённом потоке M = 5.

Для исследования течения использован прямо теневой метод, а для определения распределения теплового потока q - метод люминесцентных покрытий.

На модели конуса со щелью измерение q осуществлялось на участке Х = 18 51 мм в носовой части модели и на участке Х  78.8 мм - в кормовой части модели.

В опытах без вдува обнаружено, что:

· Наличие щели приводит к более раннему переходу пограничного слоя из ламинарного состояния в турбулентное. На модели со щелью при полном давлении Р₀ = 17 бар число Рейнольдса перехода, вычисленного по параметрам невозмущённого потока и расстоянию начала и конца участка ламинарно-турбулентного перехода, составило Re_.нп=0.2410⁶ и Re_.кп=0.4310⁶ соответственно, а на гладком конусе Re_.нп=0.3310⁶ и Re_.кп=0.4510⁶.

· С увеличением расхода вдуваемого газа угол наклона скачка, индуцированного вдуваемым газом, составляет 11 при небольшом отсосе газа из пограничного слоя, увеличивается по мере увеличении расхода охладителя и составляет 21 к образующей модели при максимальном относительном расходе G*=12.2510^-3.

· Разработанная модель, в целом, обеспечивает проведение исследований по влиянию вдува на течение и теплообмен. Однако, равномерность подачи вдуваемого газа по азимуту и точность регулировки высоты щели оказались ниже чем на аналогичной модели 4М95.00.00.

· Целесообразно также заменить материал поверхности носка в области щели и за щелью: вместо металла использовать теплоизолятор АГ-4В. Необходима доработка модели.

Проведена существенная модернизация острого клина. включающая в себя возможность измерения тепловых потоков на поверхности модели. Удалось найти и внедрить новый материал Plexiglas GSWH 01 с лучшими теплоизоляционными и механическими свойствами. Чертежи и 3D модель спроектированы в Autodesk Inventor. Изготовлена модель клина в металле и готова к проведению исследования в АДТ УТ-1М. Проведён анализ полученных ранее картин течения.

Проанализированы результаты численных расчётов острого клина с вдувом и без вдува газа в набегающий поток.

Литература

1. Mosharov V., Orlov A. and Radchenko V. Temperature Sensitive Paint (TSP) for heat transfer measurement in short duration wind tunnels // 20th ICIASF, Goettingen, Germany, August 2003: Proc. CD.

2. Mosharov V.and Radchenko V. Heat transfer measurements in short-duration wind tunnel by Temperature Sensitive Paint // TsAGI, Uchenye Zapiski. Vol.38. No1. 2007.

3. Василевский Э.Б. Физические процессы при активной тепловой защите гиперзвуковых летательных аппаратов // Диссертация на соискание степени доктора технических наук, Жуковский, Россия, 2006 г.

4. Чувахов П.В. Исследование эффективности заградительного охлаждения при управлении теплообменом на поверхности острого конуса при больших сверхзвуковых скоростях. // Учёные записки ЦАГИ. - 2014. - №1

5. Новиков А.В. Численное моделирование обтекания клина со вдувом. 2015 г.

6. В.В. Штапов, Л.В. Яковлева, В.Н. Радченко, В.Е. Мошаров, Н.Б. Ларин, А.С. Скуратов, Э.Б. Василевский, В.Я. Боровой. Отчёт о научно-исследовательской работе. Экспериментальное исследование тангенциального вдува на течение и теплообмен на поверхности острого конуса.

7. Любимов А.Н., Русанов В.В. Течения газа около тупых тел. В 2 ч. Ч. I: Метод расчета и анализа течений. Ч. II: Таблицы газодинамических функций.

8. Лобач А.В., Шашкова А.А. БГТУ. Расчёт полей давления и линий тока острого или слабо затупленного клина.

9. Описание УТ-1М.

10. Инструкция по охране труда при эксплуатации баллонов со сжатыми газами №08-07-04 г.

11. «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» ПБ 10-115-96. С изменениями и дополнениями, утвержденными Госгортехнадзором России 02.09.1997ИПБ 03-147-97, Москва, 2002. «Издательство НЦ ЭНАС».

12. Инструкция №08-I95-95 по соблюдению пожарной безопасности в помещениях зала МГДУ.

Размещено на Allbest.ru