Влияние угла атаки на волновое сопротивление острого конуса Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Vseross. nauch.-tehnich. konf. ; pod obshh. red. N. A. Testoedova / Sib. gos. ajerokosmich. un-t. Krasnojarsk, 2007. S. 120-123.

2. Gornostaev A. I., Matveev V. G., Mishin A. A., Rybakov S. A. Jeksperimental'nyj komplekt blokov kommutacii nagrevatelja // Reshetnevskie chtenija: Materialy XII Mezhdunar. nauch. konf. ; pod obshh. red. I. V. Kovaleva / Sib. gos. ajerokosmich. un-t. Krasnojarsk, 2008. S. 11-12.

3. Gornostaev A. I., Kapustin A. N., Zubavichus V. A., Kolesnikov S. M. Primenenie magistral'no-modul'nogo

principa pri postroenii bortovoj apparatury bortovogo kompleksa upravlenija kosmicheskih apparatov // Reshetnevskie chtenija : Materialy XIII Mezhdunar. nauch. konf. ; pod obshh. red. Ju. Ju. Loginova / Sib. gos. ajerokosmich. un-t. Krasnojarsk, 2009. S. 20-22.

4. GOST R 52070-2003. Interfejs magistral'nyj posledovatel'nyj sistemy jelektronnyh modulej. Obshhie trebovanija. M. : Izd-vo standartov, 2003.

© Горностаев А. И., Тульский И. Н., Ощепкова Д. Г., 2013

УДК 629.7: 533

ВЛИЯНИЕ УГЛА АТАКИ НА ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОСТРОГО КОНУСА

Г. Ф. Ерашов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: erashov1948@mail.ru

Рассмотрено влияние малых углов атаки на величину коэффициента волнового сопротивления острых конусов при числах Маха от 2 до 5. Слабое влияние угла атаки позволяет пренебречь его влиянием и проводить оценку величины коэффициента волнового сопротивления по его значению для случая симметричного обтекания конуса.

Ключевые слова: сверхзвуковые скорости, конус, волновое сопротивление, угол атаки.

EFFECT OF THE ANGLE OF ATTACK ON THE WAVE RESISTANCE POINTED CONE

G. F. Erashov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: erashov1948@mail.ru

The influence of small angles of attack on the wave resistance coefficient of a sharp cone at Mach 2 to 5 is considered. The weak influence of the angle of attack can ignore its impact and assess the magnitude of the wave resistance coefficient on its value in case of a symmetric flow around the cone.

Keywords: supersonic speed, cone, characteristic impedance, angle of attack.

Конические отсеки характерны для конструкции непротекания, равна нулю, тогда составляющая ско-

корпусов бескрылых летательных аппаратов (ЛА). При рости Vr направлена по касательной к поверхности

сверхзвуковых скоростях полета именно отсеки с пере- конуса и равна скорости на поверхности конуса: менной площадью поперечного сечения являются при-

г тт» V (©к) = V. На поверхности скачка уплотнения, где

чиной возникновения волнового сопротивления ЛА. r v к' к

В работе рассмотрены результаты численного рас- © = в, составляющие скорости Vr и V0 должны чета обтекания острого конуса сверхзвуковым пото- удовлетворять основным соотношениям для косого ком газа в диапазоне чисел Маха Mm = 2...5 при из- скачка уплотнения.

Ao no п Поскольку для решения задачи несимметричного

менении угла атаки в пределах а = 0 ...9 . В качест- _ J / п

обтекания конуса (рис. 1) применялся приближенный

ве исходных уравнений для численного расчета ис- метод, известный под названием «метода местных

тюлыовсшас!. известная система дифференциальных конусов», используем свойство частичной коничности

уравнений в виде потока, а именно независимость параметров течения

V t © + (2 V21а2 )v от продольной координаты для каждой отдельно взя-

dV@ = © g У ©' ) r dvr = v той образующей конуса, обтекаемого несимметрич-

d© 1 - V©2/a2 ' d© © ным потоком. Угол наклона образующей к вектору

скорости набегающего потока, то есть угол местного

При решении системы применялись стандартные конуса, рассчитывался по приближенной формуле граничные условия. В данной задаче учитываем, что

на поверхности конуса, где © = ©к нормальная со- © = © -ас05ф-1 а2

ставляющая вектора скорости V© , исходя из условия

^ к sin2 ф . 2 "

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

Исходные данные для расчета: число Маха М— = 2,3,5, полуугол при вершине конуса

©к = 5о ...30о с шагом 5о, угол атаки а = 0о ,1о, 3о, 5о, 7о, 9о. Система дифференциальных уравнений при заданных граничных условиях решалась методом конечных разностей. Интегрирование велось с поверхности конуса. В начале задавалось приближенное значение скорости Ук на поверхности

конуса и угол конуса ©к. Затем в процессе решения значение Ук уточняется путем сопоставления заданного числа Маха набегающего потока с рассчитанным М— в результате решения задачи.

у = п

схв = Рк продольной силы конуса (в связанной системе координат). Отмечается слабая тенденция к уменьшению схв при увеличении угла атаки до

а = 9°. Максимальное влияние угла атаки характерно для относительно небольших сверхзвуковых чисел Маха (рис. 3). Так, для М— = 2 (©к = 10°) при изменении угла атаки от 0о до 9о схв уменьшается примерно на 8 %, а при М— = 3 - на 5,7 %. При прочих сочетаниях углов ©к и чисел М— отличие в значениях схв во всем диапазоне изменения угла атаки находится в пределах 0,5...4 %. Причем разность значений, которую в данной постановке можно оценивать как точность расчетной схемы, уменьшается с ростом числа М— . Это косвенно подтверждает тезис об увеличении точности использованного приближенного метода расчета при больших числах Маха.

Рис. 1. Схема потока около конуса, наклоненного под углом атаки: 1 - ось конуса; 2 - ось скачка уплотнения; 3 - ось координат и направление ¥—

Одним из результатов расчета является коэффици-_ Р — Р

ент давления рк = —-— на поверхности местного

Ч—

конуса, который дает возможность рассчитать коэффициент волнового сопротивления конуса схв при несимметричном обтекании.

Некоторые результаты численных расчетов несимметричного обтекания конуса приведены на рис. 2 и 3. Распределение коэффициента давления по поперечному сечению конуса наглядно демонстрирует возрастание давления на наветренной стороне конуса, которое тем больше, чем больше угол атаки (рис. 2, М— = 3). В то же время близкое расположение точек пересечения кривых рк (ср) для разных улов атаки со значением рк для симметричного обтекания (а = 0°) свидетельствует о достаточно слабой зависимости суммарного значения коэффициента продольной силы (в том числе и силы лобового сопротивления) от угла атаки. Это явление хорошо иллюстрирует зависимость, приведенная на рис. 3.

Анализ результатов расчета показал, что в диапазоне изменения угла атаки от 0о до 9о и числах Маха М — = 2... 5 угол атаки практически не влияет на величину коэффициента волнового сопротивления

0,9

рк

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

>

9о - "V **

7о- / / / / 77 у*

а = 0о N 5°/ гь ____II ,-1о

^Ж/У/ \ ' 3о

ж, / ^ ✓т/ у ¥

---- \ ^^

р

0 30 60 90 120 150 180

Рис. 2. Распределение коэффициента давления по поперечному сечению конуса

0,7

Схв

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

0 10 20 30 40

Рис. 3. Зависимость коэффициента схв продольной силы от угла ©к для М— = 2 при изменении угла атаки в пределах а = 0... 9°

Таким образом, при проведении оценочных расче- схв конуса и считать его равным схв при симметрич-

тов и определении коэффициента волнового сопро- _0

ном обтекании конуса, то есть при а = 0 . тивления можно пренебречь влиянием угла атаки на ^

© Ерашов Г. Ф., 2013

УДК 621.372.83.001.24

ПРИМЕНЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ПРИ ПАЙКЕ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛНОВОДНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАКТОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

С. К. Злобин1, В. Д. Лаптенок2, М. М. Михнёв\ Р. В. Зайцев1

:ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: tanat_1_@mail.ru 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Разработана двумерная конечно-элементарная модель для электромагнитных и тепловых процессов в устройствах индукционной пайки.

Ключевые слова: индукционная пайка, волноводный тракт.

THE APPLICATION OF INDUCTION HEATING FOR SOLDERING OF ALUMINUM STRUCTURES ELEMENTS OF WAVEGUIDE DISTRIBUTIVE SYSTEMS

S. K. Zlobin1, V. D. Laptenok2, M. M. Michnev1, R. V. Zaitsev1

1JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. E-mail: tanat_1_@mail.ru

2Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia

We developed a two-dimensional finite element model for electromagnetic and thermal processes in the devices for induction soldering.

^ywords: induction soldering, waveguide.

Исследуемая система состоит из одновиткового индуктора, питаемого от внешнего источника переменного тока, и нагреваемого изделия. В данном случае рассмотрен нагрев волноводной трубы и фланца.

Целью работы является определение оптимальной конструкции индуктора, обеспечивающей равномерное распределение температуры по периметру изделия в зоне пайки.

Математическая модель этой системы может быть построена без существенных погрешностей с учетом следующих допущений:

- пространственная конфигурация системы позволяет ограничиться рассмотрением двумерной плоскопараллельной области (х, у), при этом предполагается, что геометрия расчетных областей, свойства сред и параметры, характеризующие источники поля, неизменны в направлении оси г;

- средняя частота внешнего тока 65кГц позволяет пренебречь токами смещения по сравнению с токами в проводящих телах.

Высокая инерционность тепловых процессов, в сравнении с электромагнитными процессами позволяет решать связанные с ними задачи раздельно.

Сложность формы индуктора и нагреваемой заготовки не позволяет получить точное аналитическое выражение для температурного поля. Наиболее приемлемым путем решения такой задачи является применение методов конечных элементов. На базе полученной модели был проведен ряд исследований для задачи нагрева волноводной трубы и фланца при индукционной пайке до момента расплавления высокотемпературного припоя.

Одновитковый индуктор сложного профиля. Действующее значение плотности тока гполн. (107 А/м2)