CC BY
47
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ ЦА Г И
Том XIII 1 982 №4
УДК 629.7.018.1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСЗВУКОВОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЫ С ОТСОСОМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УГЛАХ УСТАНОВКИ ПЕРФОРИРОВАННЫХ ПАНЕЛЕЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ
С. 10. Борисов, A. JI. Искра, О. В. Лыжин, 3. Г. Пасова
Показано, что восстановление полного давления в аэродинамической трансзвуковой трубе с отсосом слабо зависит от угла ср установки панелей рабочей части (<? =— 30'-ь 2° 10'). При всех исследованных значениях а градиент давления перед моделью практически отсутствует. Увеличение угла а существенно уменьшает минимальную величину коэффициента отсоса, при которой реализуется заданное число М в рабочей части.
При испытаниях модели в трансзвуковой аэродинамической трубе, а также при получении с дозвуковым соплом чисел М, больших 1, имеет место перетекание газа через перфорированные стенки рабочей части в окружающую ее камеру. Газ, вытекающий в камеру, или втекает снова в основной поток через уступ в конце рабочей части (работа с автоотсосом), или отсасывается из камеры с помощью специальной системы (работа с отсосом). Потери полного давления в трубе характеризуются обычно коэффициентом восстановления полного
давления v = , где ров — полное давление в конце выхлопного диффузора
рф
трубы, a — давление в форкамере. При работе с отсосом величина v при неизменном числе М зависит не только от формы и относительных размеров элементов трубы, как при автоотсосе, но и от значения коэффициента отсоса К = ^отс „ „
= -F.--, где G0IC и и„ ч — величины массового расхода газа через систему от-
ир. ч
coca и сопло основного тракта трубы.
В работе О. В. Лыжина и 3. Г. Пасовой* приведен анализ результатов экспериментального исследования зависимости ч = /(К) в трансзвуковом диапазоне чисел М. Показано, что снижение потерь полного давления в трубе с отсосом с ростом К. объясняется появлением расходного диффузора — зоны повышенного давления в конце рабочей части, где за счет вытекания воздуха в камеру происходит интенсивное торможение потока. В этой работе показано также, что коэффициент восстановления полного давления в расходном диффузоре равен 1. В трубе с отсосом число М потока на входе в дозвуковой диффузор Мд меньше
* Лыжин О. В., Пасова 3. Г. Экспериментальное исследование расходного диффузора трансзвуковой аэродинамической трубы. .Ученые записки ЦАГИ“, т. X, № 4, 1979.
числа М в рабочей части Мр. ,,. Восстановление полного давления в основном диффузоре трубы определяется величиной Мд, Поэтому для всех значений Мр. ч <11 все экспериментальные точки в координатах [Мд, V] ложатся на единую кривую.
Экспериментальные исследования, анализ которых дан в упомянутой работе, проводились при угле установки перфорированных панелей по отношению к оси трубы ^ = 30'. Такая величина принята в большинстве трансзвуковых труб и соответствует значению <р, обеспечивающему компенсацию пограничного слоя в рабочей части с гладкими стенками. В настоящей работе проведено экспериментальное исследование режимов работы трубы с отсосом при различных углах о установки панелей рабочей части.
1. Эксперимент проводился в прямоточной аэродинамической трубе с размерами сечения рабочей части 180x180 мм (рис. 1), работающей от газгольдеров с давлением до ЮхЮ5Па. Сопла — плоские, сменные. Все четыре стенки рабочей части — перфорированные, с регулируемой перфорацией. Коэффициент проницаемости перфорации о, равный отношению площади проходных сечений в отверстиях к общей площади панелей, в данных испытаниях равнялся 12,8%.
Фор на мела
Боковые стенки рабочей части установлены параллельно оси трубы, а угол установки с верхней и нижней панелей относительно оси трубы в данных испытаниях имел следующие значения: —30', 0, 30', 1°, 2° 10'. Испытания проводились без модели и с моделью самолета с относительной площадью крыла 5кр = = ^кр/^р. ч = 0.19, где 5кр — площадь крыла модели, ^р. ч — площадь сечения рабочей части, при углах атаки 10° и 20°. Эта величина 5кр несколько превышает ее общепринятые значения при испытаниях в трубах. За рабочей частью располагается отсек, боковые стенки которого являются продолжением боковых стенок рабочей части. Верхняя и нижняя стенки этого отсека имеют регулируемые створки, обеспечивающие работу как с уступом, так и без уступа. В последнем случае отсек представляет собой дозвуковой диффузор с диапазоном полу-угла раствора от 0 до 5,5°. За этим отсеком располагаются переходник от отсека прямоугольного сечения к отсеку круглого сечения и дозвуковой диффузор с полууглом раствора 3°. Рабочая часть трубы окружена камерой, из которой может производиться отсос воздуха с помощью одноступенчатого сверхзвукового эжектора. Для измерения расхода отсасываемого воздуха в тракте отсоса установлены мерные сопла.
2. На рис. 2 — 4 представлены для примера графики зависимости ч—/(К) для Мр.ч= 1 при различных углах установки панелей для испытаний без модели и с моделью, установленной под углами атаки а= 10° и а = 20°. Для остальных значений Мр ч в диапазоне от 0,8 до 1,2 картина аналогична. Общий характер зависимости ч от К на рис. 2 — 4 — типичный для испытаний с отсосом: с ростом К величина ч возрастает. Сравнение данных при различных значениях » показывает прежде всего, что Кт^п — минимальные значения К, при которых реализуется расчетный режим, возрастают с уменьшением у. Эти значения Д'т-п для исследованных значений Мр. ч приведены в таблице.
Различия в величинах V в области достаточно больших значений К (находящихся за пределами .запирания* трубы) не превышают ±(0,01—0,02). Таким образом, при испытаниях моделей уменьшение угла установки панелей против обычно принимаемой его величины о = 30' нецелесообразно.
а у Мр. -30' 0 30' 1° 2° 10'
Без модели 0,020 0 0 0 0
10° 0,8 0,045 0,045 0 0 0
20 0,070 0,030 0 0 0
Без модели 0,050 0,025 0 0 0
10° 1,0 0,084 0,048 0,020 0 0
20° 0,113 0,074 0,050 0,020 0
Без модели 0,073 0,060 0,025 0,011 0
10° 1,2 0,104 0,061 0,030 0
О О <м нет расчетного режима 0,078 0,005
3. На рис. 5 показано распределение давления по длине рабочей части
X
х ■ гДе Ь — размер стороны поперечного сечения рабочей части, для
Мр. ч= I при значении 9, равном 2° 10', для испытаний без модели и при угле
РІРV 0,76
0,72
0,66
0,6*
В,60
0,56
£,52
вд ф в,во
0,56-
н-ом
Без модели
1,0
1,5 к= 20°
2,0
К= • •
2,5 х /1=0,116 '
і £
/1=0,011
0,5
1,0
Рис. 5
1,5
Нос модели.
2,0
о • стенка. -<г+ камера.
2,5 х
атаки модели а = 20°. Общий характер распределения давления при о = 2°10' — такой же, который был обнаружен ранее при <р = 30' в работе О. В. Лыжина и 3. Г. Пасовой.
Рассмотрение приведенных на рис. 5 данных показывает, что даже при максимальном значении <р, равном 2° 10', продольный градиент давления в набегающем потоке на всех режимах практически отсутствует. Отсюда с учетом изложенных выше результатов можно сделать вывод о целесообразности увеличения при испытаниях моделей на больших углах атаки: с ростом 9 уменьшается величина /Ст,п, тогда как потери полного давления в трубе практически не увеличиваются, а продольный градиент давления в рабочей части отсутствует.
4. На рис. 6 для Мр.ч< 1 приведена зависимость коэффициента V от Мд для различных значений а. Как и в испытаниях, результаты которых приведены
0,9
О,В
0,8 1,0
без модели. о •
Ж ь *
20° б 4
V -
*******
*
г
«а
0,7
о,9
6 Л* ,ъ ЬЬ *
о,в
Ц>-2°10'
! *** и
** * и
*
До
0,7 0,5
Рис. 6
0.9
в работе О. В. Лыжина и 3. Г. Пасовой, экспериментальные точки для каждого значения-» и каждого угла атаки а при различных значениях Мр ч ложатся практически на единую кривую.
Рукопись поступила 31 ЦП 1981 г.
