Создание летных осесимметричных комплексов многоразового применения и результаты аэродинамических исследований

• Автор: Брагин, Олег Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 95 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. К ПРОБЛЕМЕ МАСШТАБНЫХ ЭФФЕКТОВ В АЭРОДИНАМИКЕ БОЛЬШИХ СКОРОСТЕЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
1.1. Выводы
ЕЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЛЕТНЫХ АЭРОФИЗИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МНОГОЦЕЛЕВОГО И МНОГОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ЧИСЕЛ

<108;М„ <6,3,я<30£

2.1. Введение и постановка задач

2.2. Обоснование возможности и целесообразности создания летного

АЭРОФИЗИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА ОСНОВЕ МЕТЕОРАКЕТ

2.3. Летные аэрофизические эксперименты на осесимметричном комплексе многоразового применения на основе метеоракеты М100 для Р.еА>„ < 108,

Мю < 4.5, a<30g

2.3.1. Технические характеристики летного спасаемого аэрофизического комплекса на основе ракеты типа М
2.3.2. Метод моделирования натурного аэродинамического нагрева головной части летного комплекса типа М100 на основе наземного физического эксперимента и расчетов на ЭВМ
2.3.3. Натурные измерения температуры стенки головной части комплекса типа М100 и распределения статического давления по ее длине
2.3.4. Измерение профилей полной температуры в турбулентном пограничном слое на головной части метеоракеты М
2.3.5. Измерения температуры стенки головной части комплекса типа М100 в зоне отрыва сверхзвукового турбулентного пограничного слоя перед ступенькой.
2.3.6. Измерение продольной и поперечной составляющих перегрузки и угла атаки в полете на комплексах типа М
2.3.7. Измерение пульсации давления и акустических характеристик в условиях вертикального старта комплекса М
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ ЛЕТНОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ
ЛАБОРАТОРИИ
3.1. Постановка задач. Характеристика измерительной системы лаборатории
3.2. Результаты измерений на различных типах летных объектов
3.2.1. Метеоракета типа М
3.2.2. Метеоракета типа М
3.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ К ГЛАВЕ 2. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЧЕТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ И РАЗМЕРОВ АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Для создания сверх- и гиперзвуковых объектов различного назначения таких, как крылатые ракеты [1], СПС типа «Конкорд» второго поколения [2], ракет с теплозащитными покрытиями головных частей [3], воздушно-космических систем [4], для уменьшения сроков их проектирования и увеличения надежности необходимо иметь достоверную информацию о явлениях и процессах, сопровождающих обтекание поверхностей в сложных условиях полета с работающими двигателями при числах Рейнольдса Кеь<108 и определяющих тепловое состояние, сопротивление и динамические характеристики летных объектов. В связи с этим важное научное и практическое значение имеют вопросы аэродинамического нагрева и распределения статического давления на обтекаемых поверхностях, ламинарно-турбулентного перехода и реламинаризации в сжимаемых пограничных слоях, теплообмена и локальных пиков теплового потока при наличии отрыва сверх- и гиперзвуковых турбулентных пограничных слоев, взаимного влияния турбулентного отрыва и реламинаризации, вопросы формирования тепловой гравитационной конвекции в бортовых отсеках аппаратов при больших ускорениях в условиях их внешнего аэродинамического нагрева, влияния работающих двигателей, нестационарное, вибраций, деформации, пульсации давления на характеристики обтекания. Эти процессы и явления воздействуют на поле течения одновременно при полете сверх- и гиперзвуковых аппаратов. Многообразие и многопараметрнческий характер процессов и явлений, сопровождающих сверх- и гиперзвуковой полег тел, их взаимное влияние чрезвычайно затрудняют физический анализ общей картины течения, получения надежных количественных данных об аэрофизических и динамических летательных аппаратов, осуществление оптимизации летных комплексов различного назначения. Таким образом, с одной стороны, надежность летных комплексов, оптимизация их характеристик зависит от полноты знаний о единой картине течения в сложных условиях полета с учетом самых важных явлений и процессов, а с другой стороны, от глубины понимания физических особенностей каждого из них. В связи с этим необходимо подчеркнуть, что решить эту сложную проблему невозможно отдельно ни с помощью сверх- и гиперзвуковых аэродинамических труб и численных методов расчета различного уровня, ни на основе летных аэрофизических экспериментов. Это объясняется тем, что каждый из этих методов исследования наряду с достоинствами, обладает недостатками и ограничениями.

положения оси ракеты в пространстве, изготовленным на основе датчика Холла (глава 3).
Таким образом, открывается возможность проведения аэрофизических исследований при полете М100 в плотных слоях атмосферы при числах Рейнольдса
<108 и Маха Мт <4.5.
Для проведения аэрофизических летных экспериментов головная часть метеоракеты М100 была оснащена бортовой измерительной системой, телеметрией на 40 каналов, девятнадцатью датчиками температуры для измерения температур стенки головной части и воздуха в ее бортовом отсеке, семью датчиками давления для определения статического давления на обтекаемой поверхности [96]. Прием телеметрических сигналов осуществлялся радиолокационной станцией. Блок-схема измерительно-передающей системы летного аэрофизического комплекса на основе М100 для измерений температуры и давления на поверхности представлен на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Блок-схема измерительно-передающей системы летного аэрофизического комплекса на основе метеоракеты М
В качестве датчиков температуры для М100 выбраны хромель-алюмелевые термопары с диаметром электродов 0.2 мм. Тарировка их осуществлена в диапазоне изменения температур от 293 К до 873 К с точностью до 0.1°. Зависимость термоэдс от температуры имела линейный характер. Спаи термопар выполнялись при помощи конденсаторной сварки. Для гомогенизации термоэлек тродов они перед сваркой спаев отжигались при кратковременном воздействии электрического тока. Заделка термопар