CC BY
79
Dijana Damljanović,
dipl. in ž. dr Slavica Ristić,
dipl. inž.
Vojnotehnički institut, Beograd
EKSPERIMENTALNO ISPITIVANJE AERODINAMIČKIH KARAKTERISTIKA MODELA LASERSKI VOĐENE BOMBE
UDC: 533.665 : 623.451.74
Rezime:
U radu su prikazani rezultati merenja aerodinamickih sila i momenata, kao i vizualiza-cija strujanja u granicnom sloju na krilima i krmilima modela laserski volene bombe. Ispiti-vanje je izvršeno u aerotunelu T-38. Analiziran je uticaj rastojanja vrha konusa tela, u odno-su na sekciju krmila, na aerodinamicke karakteristike modela za dva Mahova broja M„ =0,8 i 0,9 i otklon krmila б = 15 ° Normalne sile koje se javljaju na modelu i krmilu merene su unutrašnjim aerovagama. Dobijeni rezultati merenja normalne sile na modelu i posebno na krmilu povezani su sa rezultatima vizualizacije strujanja metodom uljnih premaza. Prilozene fotografije vizualizacije strujanja ilustruju promene strujanja oko modela i potvrluju rezul-tate aerodinamickih merenja.
Kljucne reci: aerotunel, laserski volena bomba, aerodinamicki koeficijenti, vizualizacija strujanja.
EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE LASER GUIDED BOMB MODEL
Summary:
Aerodynamic test results and boundary layer flow visualization on the wings and fins of laser guided bomb model are presented in this article. Test was performed in the T-38 wind tunnel. Influence of fin position relative to conic top of the model on aerodynamic characteristics was analyzed. Analysis was performed on aerodynamic characteristics of the model for two Mach numbers Mm = 0,8 and 0,9 and fin deflection б =15°. Normal forces present on the model and fin were measured by internal strain gauge balances. Obtained test results of normal force on the model and especially on the fin were associated with flow visualization results, which were performed by oil emulsion method. Presented images of flow visualization show changes of the flow around the model and confirm the results of the aerodynamic measurements.
Key words: wind tunnel, laser guided bomb, aerodynamic coefficients, flow visualization.
Uvod
Razvoj savremenih letelica i projek-tila zahteva {iroku paletu teorijskih, nu-meričkih i eksperimentalnih metoda ispi-tivanja u svim fazama projektovanja, iz-rade i testiranja letelica. U svetu se, i pored brze ekspanzije numeričkih metoda podržanih moćnim računarima, značajna
pažnja i ulaganja posvećuju eksperimen-talnim ispitivanjima, koja se vr{e u slo-bodnom letu ili u aerodinamičkim tuneli-ma [1-12].
U aerodinamičkom tunelu T-38 Vojnotehničkog instituta (VTI) izvr{ena su eksperimentalna ispitivanja modela laserski vođene bombe (LVB) u podzvuč-noj i okozvučnoj oblasti brzina strujanja
406
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
u opsegu napadnih uglova -12°do +15° [12]. Cilj ispitivanja bio je da se odrede aerodinamicki koeficijenti modela i po-sebno krmila. Pocetna ispitivanja ukazala su na to da je potrebno izvršiti odredene modifikacije na modelu, pa je on ispitan u dve razlicito formirane konfiguracije (osnovna i modifikovana) koja ukljucuje montirani prsten ispred upravljacke sek-cije krmila. U ovom radu prikazani su re-zultati dobijeni za koeficijente normalne sile Cz modela, Czk krmila i koeficijent momenta propinjanja Cm modela.
Eksperiment je pokazao da, za osnovnu konfiguraciju modela, zavisnost koeficijenta normalne sile krmila Czk od napadnog ugla modela a i ugla otklona krmila б4 na M^=0,8, karakteriše glatkost krivih i jasno izražen gubitak uzgona, a na M^=0,9 krive zavisnosti Czk=f(a^4) nisu glatke, a gubitak uzgona se javlja na mnogo manjim napadnim uglovima.
Eksperimentalne krive zavisnosti koeficijenta normalne sile Cz osnovne konfiguracije modela LVB od napadnog ugla na Mahovim brojevima M^=0,8 i 0,9 ne pokazuju odstupanja u pogledu li-nearnosti i gubitka uzgona. Medutim, odstupanja se javljaju na koeficijentu momenta propinjanja Cm modela.
Pod pretpostavkom da je karakter krivih aerodinamickih koeficijenata kr-mila i modela, u zavisnosti od napadnog ugla, posledica uticaja položaja konu-snog vrha u odnosu na upravljacku sekci-ju krmila, izvrseno je ispitivanje modifi-kovane konfiguracije modela.
U program ispitivanja ukljucena je i vizualizacija strujanja u granicnom sloju kako bi se dobio uvid u strujanje oko modela, posebno na krmilima. U radu je
prikazana komparativna analiza rezultata merenja aerodinamickih koeficijenata i snimaka strujnog polja.
U radu su korišćene sledeće oznake: Mm — nominalni Mahov broj u rad-nom delu aerotunela T-38,
d — referentni precnik modela (m),
Po — zaustavni pritisak u radnom delu aerotunela T-38 (bar),
an — nominalni ukupni napadni ugao modela (°),
a — ukupni napadni ugao modela (°), б- ugao otklona krmila (°), б4 - ugao otklona mernog krmila (°), б24 - ugao otklona horizontalnih kr-mila (°),
Cz — koeficijent normalne sile modela, Czk — koeficijent normalne sile krmila, Cm - koeficijent momenta propinjanja modela,
POZPRS — parametar modela,
LVB — laserski vodena bomba,
- oznaka za parametre neporeme-ćenog strujanja.
Opis eksperimenta
Model LVB
Model LVB se sastoji od trostepenog cilindricnog tela sa konusnim vrhom, upravljackom sekcijom i krilnom sekci-jom [1]. Fotografija modela u radnom delu aerotunela T-38 prikazana je na slici 1. U upravljackoj sekciji nalaze se cetiri krmila sa mogućnošću diskretnog otklanja-nja oko svoje šarnirne ose. Omogućeno je fiksno postavljanje upravljackih krmila na sedam pozicija definisanih otklona б u in-tervalu ±15° sa korakom 5° u odnosu na osu modela. Zadnja sekcija modela sastoji se od cetiri nosaca krila i krila postavlje-
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
407
Sl. 1 — Osnovna konfiguracija modela LVB u radnom delu aerotunela T-38
nih na 90° po obimu trupa. Krilna sekcija je fiksna bez mogućnosti otklanjanja. Za nulti postavni ugao valjanja model je u tzv. „+“ poziciji.
Model je modularne konstrukcije i moguće je ispitivanje razlicito formiranih konfiguracija. Na slici 2 date su upravljacke sekcije krmila u osnovnoj A i
modifikovanoj B konfiguraciji modela sa pozicijama krmila.
Parametar konfiguracije modela koji oznacava prisustvo prstenova koji obez-beđuju potrebnu dužinu modela POZPRS je razlicit za ispitivane konfiguracije. Parametar POZPRS ima oznaku 23 za osnovnu (položaj upravljacke sekcije u
i
Sl. 2 — Skica upravljacke sekcije u osnovnoj A i modifikovanoj B konfiguraciji modela LVB sa
pozicijama krmila
408
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
odnosu na vrh modela je 1,074d) i 123 za modifikovanu konfiguraciju modela (po-ložaj upravljacke sekcije u odnosu na vrh modela je 1,3 88d). Prsten precnika 0,877d i sirine 0,314d montiran je ispred upravljacke sekcije i ukljucen je u konfiguraciju modela radi utvrdivanja uticaja konusnog vrha na aerodinamicke karak-teristike krmila.
Model LVB projektovan je, proiz-veden, proveren i sastavljen u Vojnoteh-nickom institutu.
Model je preko stinga postavljen na mehanizam za promenu ugla propinjanja i valjanja u radni deo aerotunela T-38.
Aerotunel T-38
Aerotunel T-38 u VTI je prekidnog dejstva sa natpritiskom i radnim delom kvadratnog poprecnog preseka dimenzija 1,5 m x 1,5 m [2]. Opseg Mahovih broje-va koji se može postići u radnom delu je od 0,2 do 4,0 s Rejnoldsovim brojem do 115 miliona po metru. Regulacija i odr-žavanje Mahovog broja je ±0,3% od za-date nominalne vrednosti.
Zaustavni pritisak Po u radnom delu može biti izmedu 1,1 bar i 15 bar, sto za-visi od Mahovog broja, sa tacnosću regu-lacije ±0,3% nominalne vrednosti. Vreme duvanja (rafala) t je od 6 s do 60 s i zavisi od Mahovog broja i pritiska duvanja.
Model je preko stinga fiksiran za si-stem za promenu napadnog ugla i ugla valjanja. Ovaj mehanizam omogućava promenu napadnog ugla od -12° do +21° u propinjanju i od 0° do 360° u valjanju. U toku rafala model može da se kreće u kontinualnom modu ili modu „korak po korak“ (od ugla do ugla).
Instrumentacija i prikupljanje
podataka
Potrebni pritisci mere se apsolutnim i diferencijalnim davacima tipa Mensor i Druck razlicitog opsega. Nelinearnost i histerezis ovih davaca je oko 0,02% pu-nog opsega.
Precizni davaci pozicije, tzv. rizol-veri, montirani su u mehanizam za promenu napadnog ugla i ugla valjanja. Tac-nost sistema za ocitavanje napadnog ugla je ±0,05°, a za ugao valjanja ±0,25°.
Za merenje aerodinamickih sila i momenata na modelu korisćena je sesto-komponentna aerovaga VTI40A, koja je montirana na sting precnika 48 mm. Nje-na tacnost iznosi 0,3% punog opsega, a baždarena je pre testa [3].
Normalna sila, moment savijanja i sarnirni moment na horizontalnom upra-vljackom krmilu, pozicija 4 (slika 2), mereni su trokomponentnom aerovagom. Njena tacnost je 0,2% punog opsega, a baždarena je pre testa [4].
Sistem za prikupljanje podataka sa-stoji se od 64-kanalnog sistema tipa Teledyne pod kontrolom racunara PC Compaq. Izabrano je odgovarujuće pojacanje i postavljeni su filteri odgovarajuće granicne ucestanosti. Podaci sa svih analognih kana-la digitalizuju se A/D konvertorom rezolu-cije 16 bita. Svi kanali ocitavani su istom brzinom od 200 podataka u sekundi.
Digitalizovani podaci primaju se na racunar Compaq Alpha Server DS20E i zapisuju na disk za kasniju obradu.
Obrada podataka
Obrada podataka vrsi se posle sva-kog duvanja standardnim softverskim pa-
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
409
ketom T38-APS za obradu merenja u aerotunelima VTI. Obrada se izvodi u ne-koliko faza: ~itanje zabeležanih sirovih podataka, normalizacija i prevodenje u standardni format, odredivanje parametara strujanja, položaja modela i aerodinami~-kih koeficijenata. Svaka faza obrade izvo-di se posebnim softverskim modulom.
Aerodinami~ki koeficijenti modela i posebno krmila prikazani su u vezanom koordinatnom sistemu. Koordinatni po~e-tak ovog sistema je u izabranoj referent-noj ta~ki modela, odnosno krmila. Ose XB, YB, ZB su paralelne odgovarajućim osama koordinatnog sistema aerovaga ko-je su vezane za model. Osa XB je paralel-na sa uzdužnom osom modela i usmerena prema njegovom zadnjem delu. Osa ZB je paralelna sa ravni simetrije modela i usmerena nagore. YB osa je usmerena pre-ma levoj strani modela i sa druge dve ose ~ini levi koordinatni sistem. Ugao a je ugao izmedu XB ose i projekcije vektora brzine strujanja na XBZB ravan. Ugao a je pozitivan kada je projekcija brzine vazdu-ha na ZB osu pozitivna.
Ugao izmedu ravni simetrije krmila i XBYB ravni vezanog koordinatnog sistema krmila odgovara uglu otklona krmila б. Otkloni upravlja~kih krmila б defini-sani su kao pozitivni ako se, posmatrano duž pojedina~ne sarnirne ose, krmila ot-klanjaju suprotno od kretanja kazaljke na ~asovniku.
Vizualizacija strujanja
Izabrana metoda vizualizacije strujanja u grani~nom sloju zasniva se na uljnim premazima. Metoda ima dugu tradiciju u eksperimentalnoj aerodinamici [5-11]. Da bi se obezbedila maksimalna vidljivost
efekata vizualizacije strujanja na ispitiva-nom modelu, bilo je neophodno da se model pripremi tokom izrade, odnosno da se njegova povrsina zacrni. Kako je vizuali-zacija naknadno dodata programu ispiti-vanja bilo je neprakti~no menjati postav-ku i doradivati model. Zbog toga se pri-stupilo vizualizaciji bez prethodne pripre-me modela, iako se unapred znalo da će dobijeni efekti biti manje uo~ljivi na foto-grafijama. U eksperimentu su korisćena tri tipa pigmenata: prah titanijum oksida TiO2, prah titanijum oksida TiO2 sa dodat-kom anilinske, ljubi~aste boje i grafit.
U osnovi svih premaza je parafinsko ulje i oleinska kiselina. Vizualizacija strujanja vrsena je po povrsini celog modela. Premaz se nanosio ta~kasto, dis-kretno pomoću ~etkice na desnu stranu modela i kontinuirano sunderom na levu stranu modela [11].
Izabrana su dva napadna ugla modela an=0° i an=7°. Model se postavljao u željeni položaj pre nego sto krene struja vazduha. U tom položaju ostaje za vreme rafala i nakon zavrsetka rada aerotunela. Model je bio na nultom uglu valjanja to-kom kompletnog ispitivanja. Ukupno vreme duvanja bilo je 25 s, sto je dovolj-no za razmazivanje uljnih premaza. Vizualizacija je izvrsena za Mahove broje-ve M^=0,8 i 0,9. Posle svakog rafala aerotunel se otvarao i model fotografisao digitalnim fotoaparatom.
Analiza rezultata
Analiza rezultata merenja aerodina-
mičkih sila i momenata
Tokom eksperimenta odredeni su svi relevantni aerodinami~ki koeficijenti
410
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
Sl. 3 — Dijagram koeficijenta normalne sile Cz=f(a) za osnovnu konfiguraciju modela LVB na M„=0,8 i 0,9
modela, a u ovom radu analizirani su sa-mo koeficijenti Cz, Czk i Cm. Pretposta-vljeno je da je poreme}aj strujanja, koji se javlja oko krmila u osnovnoj konfigu-raciji modela na Mahovom broju M^=0,9, posledica uticaja konusnog vrha modela. Izvr{ena su ispitivanja modifiko-vane konfiguracije modela, sa prstenom ispred sekcije krmila, na Mahovom broju M^=0,9 i maksimalnim otklonom hori-zontalnih krmila б24=±15° da bi se usta-novili registrovani efekti interferencije. Slike 3 do 8 prikazuju rezultate aerodina-mickih merenja u formi dijagrama.
Na slici 3 prikazane su krive zavi-snosti koeficijenta normalne sile modela Cz od napadnog ugla a na Mahovim bro-jevima M^=0,8 i 0,9 za osnovnu konfigu-raciju modela sa otklonjenim horizontal-nim krmilima б2,4=±15°. Dobijene ekspe-rimentalne krive su glatke i približno li-nearne u opsegu malih napadnih uglova.
Na slici 4 prikazane su krive zavisno-sti koeficijenta normalne sile modela Cz od
napadnog ugla a na Mahovom broju M»=0,9 za osnovnu i modifikovanu konfi-guraciju modela sa otklonjenim horizontal-nim krmilima б24=±15°. Dobijene eksperi-mentalne krive ne pokazuju znacajna me-đusobna odstupanja. Montiran prsten is-pred sekcije krmila u modifikovanoj konfi-guraciji modela LVB ne utice znacajno na koeficijent normalne sile modela.
Na slici 5 prikazani su uporedni di-jagrami aerodinamickog koeficijenta Czk mernog krmila sa otklonom б4=-15° na Mahovim brojevima M^=0,8 i 0,9 za osnovnu konfiguraciju modela. Analiza ovih dijagrama pokazuje da je dobijena eksperimentalna kriva za M^=0,8 glatka, približno linearna u opsegu malih napad-nih uglova i sa jasno izraženim gubitkom uzgona na oko a=4°. Eksperimentalnu krivu za M^=0,9 karakteri{e promenjiv gradijent i raniji pad Czk.
Na slici 6 prikazani su uporedni di-jagrami aerodinamickog koeficijenta Czk krmila sa otklonom б4=-15° na Maho-
Sl. 4 — Dijagram koeficijenta normalne sile Cz=f(a) za osnovnu i modifikovanu konfiguraciju modela LVB na M„=0,9
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
411
Sl. 5 — Dijagram koeficijenta normalne sile krmila Czk=f (a) sa uglom otklona б4=—15° za osnovnu konfiguraciju modela LVB na M„=0,8 i 0,9
vom broju M^=0,9 za osnovnu i modifi-kovanu konfiguraciju modela. Dobijene eksperimentalne krive pokazuju zna~ajna me|usobna odstupanja. Eksperimentalna kriva aerodinami~kog koeficijenta Czk kr-
mila u modifikovanoj konfiguraciji modela je glatka, linearna u opsegu malih napadnih uglova i sa jasno izraženim gu-bitkom uzgona na oko a=7°. Gubitak uz-gona na krmilu na M^=0,8 u osnovnoj konfiguraciji modela koji se javio na a=4° odložen je na a=7° na M^=0,9 u modifikovanoj konfiguraciji modela.
Na slici 7 prikazane su krive zavisnosti koeficijenta momenta propinjanja modela Cm od napadnog ugla a na Mahovim broje-vima Mx>=0,8 i 0,9 za osnovnu konfiguraci-ju modela. Dobijene eksperimentalne krive su glatke i približno linearne u opsegu malih napadnih uglova. Postoji odstupanje krive Cm=f(a) na Mahovom broju M^=0,9. Pore-mećaj sile na otklonjenim krmilima uticao je na moment propinjanja modela. Dobijena eksperimentalna kriva Cm=f(a) na M^=0,9 u odnosu na Mx>=0,8 je blago translirana ka ni'im vrednostima Cm. Za a=0° na M^=0,9 vrednost Cm je oko 0,8 i znatno je manja ne-go na Mx>=0,8 gde iznosi oko 1,6.
Sl. 6 — Dijagram koeficijenta normalne sile krmila Czk=f (a) sa uglom otklona б4=—15 °za osnovnu i modifikovanu konfiguraciju modela LVB na M=0,9
propinjanja Cm=f(a) za osnovnu konfiguraciju modela LVB na M„=0,8 i 0,9
412
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
Na slici 8 prikazane su krive zavisnosti koeficijenta momenta propinjanja modela Cm od napadnog ugla a na Mahovom broju M»=0,9 za osnovnu i modifikovanu konfi-guraciju modela. Dobijene eksperimentalne krive pokazuju me|usobna odstupanja. Montiran prsten ispred sekcije krmila u mo-difikovanoj konfiguraciji modela LVB uti~e na karakter krive koeficijenta momenta pro-pinjanja modela. Krive su glatke u opsegu malih napadnih uglova. Za a=0° na M^=0,9 vrednost Cm osnovne konfiguracije modela je oko 0,8 dok u modifikovanoj konfigura-ciji iznosi oko 1,6.
Gradijent krive koeficijenta momenta u modifikovanoj konfiguraciji na M^=0,9 je ve}i nego u osnovnoj konfiguraciji modela na M^=0,8. Za a=0° na M^=0,9 dobijena vrednost Cm modifiko-vane konfiguracije modela je bliska vred-nosti Cm osnovne konfiguracije modela na M^=0,8 i iznosi oko 1,6.
Analiza ovih dijagrama navodi na za-klju~ak da su poreme}aji strujnog polja iz-raženiji sa porastom Mahovog broja, kada se krmila nalaze bliže vrhu modela. Pore-me}aji strujnog polja, koji se javljaju u zoni sekcije krmila, znatno uti~u na aerodinami~-ke karakteristike krmila i modela. Doprinos krmila ukupnom uzgonu modela je mali, ali znatno uti~e na ukupni moment propinjanja.
Merenjem aerodinami~kih sila i mo-menata ne može se do}i do preciznog uvida u fenomenologiju pojave. Zbog toga je program ispitivanja prosiren uvole-njem dopunske metode koja vrsi vizuali-zaciju strujanja oko modela LVB.
Analiza snimaka efekata
vizualizacije strujanja
Radi sagledavanja fizikalnosti pro-mena strujanja koje nastaju u grani~nom
propinjanja Cm=f(a) za osnovnu i modifikovanu konfiguraciju modela LVB na M„=0,9
sloju oko modela LVB, vizualizacija strujanja izvrsena je za dva Mahova broja M^=0,8 i 0,9 i dve konfiguracije modela LVB, osnovnu i modifikovanu. Zbog teh-nologije merenja aerodinami~kih sila i momenata, s jedne strane, i vizualizacije, s druge strane, ove dve metode nisu mo-gle biti koris}ene istovremeno.
Otklon б horizontalnih krmila u svim duvanjima tokom vizualizacije bio je 15° (izlazna ivica krmila nadole), od-nosno isto kao i u ispitivanjima sa aero-dinami~kim merenjima.
Za analizu strujanja oko modela LVB izabrane su vizualizirane strujne sli-ke na gornjaci horizontalnog krila i horizontalnih krmila sa pozicijom 4 (slika 2).
Strujne slike na gornjaci krila i krmila u osnovnoj konfiguraciji modela na Mahovom broju M^=0,8 prikazane su na slici 9 za a=0,42° i na slici 12 za a=7,07°, na Mahovom broju M^=0,9 prikazane su na slici 10 za a=0,29° i na slici 13 za
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
413
a
b
Sl. 9 — Strujna slika na krilu i krmilu modela LVB, Ma=0,8; Po=2,3 bar; POZPRS=23; a=0,42 °
a=7,22°. Na slici 11 prikazane su fotogra-fije vizualizacije strujanja na gornjaci kri-la i krmila u modifikovanoj konfiguraciji modela na Mahovom broju M»=0,9 za a=0,50° i na slici 14 za a=7,56°.
Analiza strujnih slika veoma je kompleksna. U radu su prikazani snimci strujanja oko horizontalnog krila i krmila na kojem su vr{ena merenja koeficijenta normalne sile Czk. Treba naglasiti da se radi o trodimenzionalnom, transonicnom M^=0,8 i 0,9 strujanju. Krila i krmila na-laze se u zoni uticaja trupa modela i eks-panzionih talasa koji se formiraju na kra-jevima konusnog vrha modela.
Strujne slike na fotografijama 9, 10 i 11 razlikuju se, {to je u saglasnosti sa rezultatima aerodinamickih merenja. Po-sebno je izražena razlika strujnih slika na gornjaci krmila. Za nulti napadni ugao
(slika 9b) postoji veoma {iroka povr{ina laminarnog strujanja (na dijagramu na slici 5 se vidi da je za a=0,42° na M^=0,8 Czk u linearnom delu krive sa pozitivnim gradijentom). Za osnovnu konfiguraciju modela na M^=0,9 struja-nje je u najvećoj meri turbulentno. Na slici 10b se vidi da postoje dve zone ot-cepljenja struje, jedna na napadnoj ivici, a druga oko 50% tetive. Na dijagramu na slici 5 može se primetiti da oko ugla a=—1° dolazi do pojave gubitka uzgona. Za modifikovanu konfiguraciju modela vrednosti Czk za a=—1 ° nalaze se u linearnom delu krive sa pozitivnim gradijen-tom (slika 6). Na slici 11b vidi se da je strujanje u najvećem delu laminarno, osim oko napadne ivice, i da je veoma slicno strujanju za M^=0,8, kada je model u osnovnoj konfiguraciji (slika 9b).
a
b
Sl. 10 — Strujna slika na krilu i krmilu modela LVB, Mm=0,9; Po=2,3 bar; POZPRS =23; a=0,29 °
414
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
a
b
Sl. 11 — Strujna slika na krilu i krmilu modela LVB, Mr=0,9; Po=2,3 bar; POZPRS=123; a=0,50 °
Time se potvrđuje da je ubaceni prsten ispred krmila odložio gubitak uzgona. Analiza strujne slike na krilima (slike 10a-11a), pre i posle ubacivanja prstena, pokazuje da ne postoji znacajan uticaj na strujanje oko krila, sto je u saglasnosti sa rezultatima merenja normalne sile na modelu (dijagram na slici 4).
Na slici 5 vrednost Czk krmila u osnovnoj konfiguraciji modela na M^=0,8 i uglu a=0,42° iznosi 0,519. Na slici 6 vrednost Czk krmila u modifikova-noj konfiguraciji modela na M^=0,9 i uglu a=0,50° iznosi 0,565. Slicnost stru-janja na priloženim fotografijama (slike 9b i 11b) potvrđuje malu razliku nume-rickih vrednosti Czk.
Za M^=0,8 i 0,9 na a=7,07° struja-nje je komplikovanije, kako na krilima, tako i na krmilima u odnosu na strujanje kada je a~0°. Slike 12a-14a pokazuju da je strujanje na gornjaci krila u najvećem delu turbulentno, da se javljaju lokalni udarni talasi i da ne postoji znatna razlika između osnovne i modifikovane konfigu-racije. Na dijagramu na slici 4 takođe se vidi da ne postoji razlika u koeficijentu Cz za ispitivane konfiguracije.
Strujanje na gornjaci krmila koje je prikazano na slikama 12b-14b, pokazuje da odvajanje granicnog sloja nastaje na samoj napadnoj ivici. Granicni sloj je turbulentan na najvećem delu povrsine krmila. Preliva-nje sa donjake izraženo je na izlaznoj ivici i sve to doprinosi padu koeficijenta Czk koji se može uociti i na dijagramu na slici 5.
a
b
Sl. 12 — Strujna slika na krilu i krmilu modela LVB, M„= 0,8; Po=2,3 bar; POZPRS = 23; a=7,07°
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
415
Zaključak
a
b
Sl. 13 — Strujna slika na krilu i krmilu modela LVB, M„=0,9; Po=2,3 bar; POZPRS =23; a= 7,22 °
Koeficijent normalne sile krmila Czk (slika 6) na Мда=0,9 i uglu a=7,22° ima vrednost 0,594 za osnovnu i na uglu a=7,56° vrednost 0,896 za modifikovanu konfiguraciju modela. Na fotografjama se vidi da je strujanje u grani~nom sloju laminarno na ve}oj povr{ini krmila u modifikovanoj konfiguraciji (slika 14b) u odnosu na strujanje na krmilu u osnovnoj konfiguraciji (slika 13b). Slike strujanja (13b i 14b) potvr|uju razliku numeri~kih vrednosti Czk.
Detaljnija analiza strujne slike zah-teva variranje ve}eg broja parametara to-kom eksperimenta i mogu}nosti da se koriste i upore|uju rezultati bar dve me-tode vizualizacije strujanja. To bi olak{a-lo tuma~enje eksperimentalnih slika, identifikaciju svih pojava i otklanjanje nedostataka svake metode.
Eksperimentalna ispitivanja u aerotu-nelu omogu}ila su odre|ivanje aerodina-mi~kih koeficijenata modela LVB i vizua-lizaciju strujanja. Rezultati su jo{ jednom pokazali da su eksperimentalna ispitivanja nezaobilazni deo razvoja novih sredstava naoružanja. Merenje aerodinami~kih sila i momenata modela vr{eno je savremenim unutra{njim aerovagama. U ovom radu razmatrani su rezultati dobijenih koefici-jenata normalne sile Cz na modelu i Czk na horizontalnom krmilu za razli~ite konfi-guracije modela. Pokazano je da karakter eksperimentalno dobijenih krivih Cz=f(a) za ceo model LVB ne pokazuje odstupa-nja, dok Czk=f(a) za krmilo u osnovnoj konfiguraciji modela na Mahovom broju M«,=0,9 odstupa od karaktera krive na
a
b
Sl. 14 — Strujna slika na krilu i krmilu modela LVB, Mo=0,9; Po=2,3 bar; POZPRS=123; a= 7,56°
416
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
M^=0,8. Odstupanja se manifestuju pro-menljivim gradijentom, nelinearno{}u u opsegu malih napadnih uglova i ranijim padom uzgona. Poreme}aji strujnog polja na M«,=0,9 uti~u na koeficijent momenta propinjanja modela Cm.
Pretpostavka da su odstupanja aero-dinami~kih koeficijenata krmila i modela rezultat uticaja konusnog vrha, odnosno pozicije upravlja~ke sekcije, pokazala se ta~nom, jer je montaža prstena između konusnog vrha i sekcije krmila delimi~no eliminisala poreme}aje strujanja. Za ovu konfiguraciju, za M^=0,9, dijagram koe-ficijenta normalne sile na krmilu pribli-žio se o~ekivanom obliku.
Vizualizacija strujanja u grani~nom sloju metodom uljnih emulzija dala je kompletnu sliku strujanja oko modela u grani~nom sloju i potvrdila rezultate dobi-jene merenjima aerovagom. Fotografije snimljene pri uslovima pada Czk, pokazuju da je strujanje na gornjaci krmila veoma složeno i ve}im delom turbulentno. Zone otcepljenja strujanja, za M^=0,9, veoma su blizu napadne ivice krmila. Veliki deo krmila nalazi se u zoni ekspanzionih tala-sa formiranih na kraju konusnog vrha. Strujne slike na krilima ne pokazuju znat-ne razlike za promenu M«, i za promenu konfiguracije dodavanjem prstena.
Uporedna primena vi{e komplemen-tarnih tehnika tokom eksperimentalnog ispitivanja modela u aerotunelima i u ovom slu~aju pokazala se veoma kori-snom. U nastavku istraživanja modela LVB planira se uvođenje {liren-metode za vizualizaciju kompletnog strujnog polja i numeri~ka obrada komercijalnim pa-ketima prora~unske dinamike fluida.
Literatura:
[1] Damljanovic, D.: Ispitivanje modifikovanog modela laser-ski vođene bombe na Mahovim brojevima 0,5 do 0,9 u aerotunelu T-38, VTI, Beograd.
[2] Elfstrom G. M., Medved, B.; The Yugoslav 1,5m Trisonic Blowdown Wind Tunnel, AIAA Paper 86-0746-CP.
[3] Janjikopanji G.: Baždarenje aerovage VTI40A, Vojnoteh-ni~ki institut, Beograd.
[4] Marinkovski, D., Damljanovic, D.: Proracun i baždarenje trokomponentne aerovage na krmilu modela laserski vođe-ne bombe, Vojnotehni~ki institut, Beograd.
[5] Marzkirich, W.: Flow visualization, Academic Press, New York, 1977.
[6] Yang, W. J.: Flow visualization Ш proc. of 3. International Symposium, An Arbor MI, 1983, Hemisphere, New York, 1985.
[7] Ristic, S.: Flow Visualization Technics in wind tunnels, VTI VJ 1996, skripta.
[8] Ristic, S.: Vizualizacija strujanja u aerodinamickim tuneli-ma, Glasnik RV i PVO, 1990, 1, 16-24.
[9] Ristic, S.: Pregled metoda za vizualizaciju strujanja u aero-dinami~kim tunelima, kumnti, VTI VJ, 1999.
[10] Ristic, S.; Vitic, A.; Matic, D.: Vizualizacija i numericka simulacija oko prednjeg dela modela torpeda, 29. Hipnef 2004, Zbornik radova, str. 267-273.
[11] Ristic, S.: Vizualizacija strujanja oko modela laserski vođene bombe u aerotunelu T-38 uljanim premazima, VTI, 2004.
[12] Ristic, S.; Damljanovic D.: Normal force coefficient Cz determination and flow visualization on fin of laser guided bomb model in wind tunnel T-38, STR (in printing).
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
417
