RU2539769C1 - Determination of flow parameters at outlet of aircraft model ducts - Google Patents

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: invention relates to experimental aerodynamics, particularly, to determination of aircraft model aerodynamic characteristics and can be used in wind tunnels at determination of flow parameters at ducts of the model simulating the power plant channels. In compliance with this method, model with ducts simulating power plant channels is arranged in wind tunnel with fittings of full and static pressure receivers. Measured pressure is sent to pressure converters with their electric outputs connected to instrumentation. Note here that pressure receivers are connected line-on-line to pressure transducers arranged at one chassis with electronic switchboard at model tail section. Transducer electric outputs are connected to electronic switchboard. Electric signal thereof is transmitted to instrumentation via cable arranged inside model holder (without detachment of holder cowl) to measure pressure in one run with weight measurements of aerodynamic forced and moments acting at this model.

EFFECT: higher precision of measurements, decreased scope of tests and expanded applications.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к способу определения аэродинамических характеристик (АДХ) моделей летательных аппаратов (ЛА). Изобретение может быть использовано в аэродинамических трубах (АДТ) при определении параметров потока на выходе из протоков модели, имитирующих каналы силовой установки.The present invention relates to the field of experimental aerodynamics, in particular to a method for determining the aerodynamic characteristics (ADC) of aircraft models (LA). The invention can be used in wind tunnels (ADT) when determining flow parameters at the outlet of the model ducts simulating the channels of a power plant.

Измерения необходимы для определения относительных расходов воздуха и расчета поправок к результатам испытаний на донное и внутреннее сопротивления протоков модели.Measurements are necessary to determine the relative air flow rates and calculate corrections to the test results for the bottom and internal resistance of the model ducts.

Известен способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА, принятый за прототип (Блищ В.Г. О внешних и внутренних аэродинамических силах и моментах ЛА с ВРД при углах атаки и скольжения // Труды ЦАГИ. - 1978. Вып.2328), в котором геометрически подобную модель ЛА с протоками, имитирующими каналы силовой установки, устанавливают в рабочую часть аэродинамической трубы вместе с совокупностью приемников давления, применяемых для одновременного определения параметров течения в протоке модели, которую называют «гребенка». Гребенка для замеров полного и статического давления содержит от одного до трех приемников статического давления, которые вводятся в проток модели, и значительно большее количество приемников, замеряющих полное давление, которые измеряют полное давление на выходе из протока вблизи его среза.There is a method of measuring flow parameters at the exit from the ducts of aircraft models, adopted as a prototype (Blisch V.G. On the external and internal aerodynamic forces and moments of an aircraft with air-propelled wing at angles of attack and slip // Transactions of TsAGI. - 1978. Issue 23228), in which a geometrically similar model of an aircraft with ducts simulating the channels of a power plant is installed in the working part of the wind tunnel together with a set of pressure receivers used to simultaneously determine the flow parameters in the duct of the model, which is called the "comb". A comb for measuring full and static pressure contains from one to three static pressure receivers that are introduced into the model duct, and a significantly larger number of total pressure receivers that measure the total pressure at the outlet of the duct near its section.

Гребенку приемников статического и полного давления крепят непосредственно на хвостовую державку, с которой предварительно снимают обтекатель. Каждый приемник соединяют с соответствующим преобразователем давления (для этого, например, можно использовать датчик давления мембранного типа, преобразующий измеряемое давление в электрический сигнал) при помощи медной дренажной трубки диаметром 3 мм. В процессе испытаний измеренное давление передается к преобразователям давления, имеющим электрические выходы, присоединенные к измерительной аппаратуре. Далее сигнал преобразователей давления регистрируют, усиливают и обрабатывают при помощи измерительной аппаратуры. Поскольку преобразователи давления имеют значительные размеры, их устанавливают вне рабочей части трубы, при этом дренажные трубки в зависимости от размеров АДТ могут достигать длины от 1,5 до 5 м.The comb of static and total pressure receivers is mounted directly on the tail holder, from which the fairing is first removed. Each receiver is connected to a corresponding pressure transducer (for this, for example, you can use a membrane-type pressure transducer that converts the measured pressure into an electrical signal) using a 3 mm diameter copper drain tube. During testing, the measured pressure is transmitted to pressure transducers having electrical outputs connected to the measuring equipment. Next, the signal from the pressure transducers is recorded, amplified and processed using measuring equipment. Since the pressure transducers are significant, they are installed outside the working part of the pipe, while the drainage tubes, depending on the size of the ADT, can reach a length of 1.5 to 5 m.

На фигуре 1 показаны приемники полного давления 1 и приемники статического давления 2 с присоединенными пневмотрассами 7, собранные в единую конструкцию - гребенку приемников давления. Приемники давления в гребенке, в данном случае, расположены крестообразно. Также показан способ крепления гребенки к державке модели при помощи хомута 6.The figure 1 shows the receivers of full pressure 1 and the receivers of static pressure 2 with attached pneumatic ducts 7, assembled in a single design - a comb of pressure receivers. The pressure receivers in the comb, in this case, are located crosswise. Also shown is a method of attaching the comb to the holder of the model using the clamp 6.

Приемники давления в «гребенке» распределяют по поперечному сечению таким образом, чтобы по их показаниям с достаточной точностью определить расчетом такие параметры, как относительный расход воздуха через проток и внутреннее сопротивление протока. Для изменения относительных расходов воздуха через проток модели применяется дросселирование (уменьшение площади сечения протока с помощью дроссельных шайб). При дросселировании протока некоторые из приемников могут оказаться в зоне затенения плоскостью дроссельной шайбы. В этом случае эти приемники замеряют неполное давление потока, а статическое, величина которого используется для расчета донного сопротивления.The pressure receivers in the “comb” are distributed over the cross section in such a way that, according to their readings, with sufficient accuracy to determine by calculation parameters such as the relative air flow through the duct and the internal resistance of the duct. To change the relative air flow through the model duct, throttling is used (reducing the cross-sectional area of the duct using throttle washers). When throttling the duct, some of the receivers may be in the shading zone with the throttle plate plane. In this case, these receivers measure the incomplete pressure of the flow, and the static, the value of which is used to calculate the bottom resistance.

К недостаткам такого способа измерения относятся:The disadvantages of this method of measurement include:

1. Измерение давлений за протоками модели требует снятия обтекателя державки и установки приемников давления с толстым пучком дренажных трубок в количестве, равном сумме приемников полного и статического давления (до нескольких десятков единиц), которые передают давление к преобразователю. Это приводит к значительному искажению обтекания хвостовой части модели и к восприятию аэродинамическими весами сил и моментов, действующих на державку без обтекателя и дренажные трубки и не относящихся к модели, т.е. неправильному определению аэродинамических сил и моментов. Вследствие этого невозможно совмещение измерения давлений и весовых измерений - измерений действующих на модель аэродинамических сил и моментов при помощи аэродинамических весов. Поэтому выполнение программы эксперимента по определению поправок на донное и внутреннее сопротивление и программа определения аэродинамических сил и моментов при помощи аэродинамических весов выполняется отдельно, т.е. количество испытаний удваивается.1. Pressure measurement behind the model ducts requires removal of the holder fairing and installation of pressure receivers with a thick bundle of drainage tubes in an amount equal to the sum of the total and static pressure receivers (up to several tens of units) that transmit pressure to the transducer. This leads to a significant distortion of the flow around the tail of the model and to the perception by aerodynamic weights of the forces and moments acting on the holder without a cowl and drainage tubes and not related to the model, i.e. incorrect definition of aerodynamic forces and moments. As a result of this, it is impossible to combine pressure measurements and weight measurements - measurements of aerodynamic forces and moments acting on a model using aerodynamic scales. Therefore, the implementation of the experiment program for determining corrections for bottom and internal drag and the program for determining aerodynamic forces and moments using aerodynamic weights is carried out separately, i.e. the number of trials is doubled.

Как следствие - потеря времени из-за остановки АДТ после проведения измерений давлений на выходе из протоков модели для переподготовки модели для проведения весовых испытаний, включая демонтаж приемников давления и дренажных трубок. Кроме того, при этом способе измерений присутствуют трудности эксплуатационного характера: при подготовке модели к испытаниям длинные дренажные трубки часто перегибаются, ломаются в месте соединения с приемниками давления и требуют проверки на герметизацию при каждой установке модели в АДТ.As a result, there is a loss of time due to shutdown of the pressure transformer after pressure measurements at the outlet of the model ducts for retraining the model for weight tests, including the dismantling of pressure receivers and drainage tubes. In addition, this measurement method has operational difficulties: in preparing the model for testing, long drainage tubes often bend, break at the point of connection with pressure receivers, and require a seal test at each installation of the model in the pressure transformer.

2. Из-за значительной длины пневмотрасс, связывающих приемники давления и преобразователи давления, происходит осреднение (демпфирование) измеряемого давления в трассе. Процесс осреднения зависит от знака давления (разрежение или подпор) и при нестационарном характере обтекания модели получаемые данные измерений не отражают динамику изменения давления по времени (эффект запаздывания).2. Due to the considerable length of the pneumatic circuits connecting pressure receivers and pressure transducers, averaging (damping) of the measured pressure in the route occurs. The averaging process depends on the sign of pressure (rarefaction or back-up), and for the unsteady nature of the flow around the model, the obtained measurement data do not reflect the dynamics of pressure change over time (delay effect).

Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка способа измерения параметров газового потока на выходе из протоков аэродинамической модели при помощи приемников давления и весовых измерений в одном эксперименте без проведения дополнительных монтажных работ, что сокращает время подготовки модели для проведения эксперимента, а также расширение области применения способа, например, для исследования характеристик нестационарных течений внутри и на выходе из протоков, имитирующих каналы силовой установки.The objective and technical result of the invention is to develop a method for measuring gas flow at the outlet of the aerodynamic model ducts using pressure and weight sensors in one experiment without additional installation work, which reduces the time of preparation of the model for the experiment, as well as expanding the scope of the method , for example, to study the characteristics of unsteady flows inside and at the exit from ducts simulating the channels of a power plant ki.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в способе измерения параметров потока на выходе из протоков моделей летательных аппаратов модель с протоками, имитирующими каналы силовой установки, устанавливают в аэродинамической трубе с гребенкой приемников полных и статических давлений, передают измеряемые давления к преобразователям давления, электрические выходы которых присоединяют к измерительной аппаратуре, причем приемники давлений подсоединяют встык к преобразователям давления, которые монтируют в одном корпусе с электронным коммутатором в хвостовой части модели, электрические выходы преобразователей подключают к электронному коммутатору, электрический сигнал от которого передают на измерительную аппаратуру по кабелю, расположенному внутри державки модели (не снимая обтекателя державки) и проводят измерения давлений в одном эксперименте с весовыми измерениями аэродинамических сил и моментов, действующих на модель.The solution of the problem and the technical result are achieved by the fact that in the method of measuring the flow parameters at the exit from the aircraft model ducts, a model with ducts simulating the power plant channels is installed in a wind tunnel with a comb of full and static pressure receivers, and the measured pressures are transmitted to pressure transducers, electrical the outputs of which are connected to the measuring equipment, and the pressure receivers are connected end-to-end to pressure transducers, which are mounted in one housing all with the electronic switch in the rear part of the model, the electrical outputs of the transducers are connected to the electronic switch, the electric signal from which is transmitted to the measuring equipment via a cable located inside the model holder (without removing the fairing of the holder) and pressure measurements are carried out in one experiment with weight measurements of aerodynamic forces and moments acting on the model.

Известное техническое решение и предлагаемое изобретение поясняются чертежами.The known technical solution and the invention are illustrated by drawings.

На фиг.1 в двух видах показана схема устройства, реализующего способ-прототип.Figure 1 in two views shows a diagram of a device that implements the prototype method.

На фиг.2 приведена схема устройства, реализующего способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА.Figure 2 shows a diagram of a device that implements a method for measuring flow parameters at the exit from the ducts of aircraft models.

На фигуре 2 показаны приемники полного давления 1 и приемники статического давления 2, присоединенные без использования пневмотрасс непосредственно к малогабаритным автономным преобразователям давления, смонтированным в крестообразном корпусе 3 гребенки. В основании 5 гребенки расположен электронный коммутатор, электрический сигнал от которого передают по кабелю 4, расположенному внутри державки модели, на измерительную аппаратуру. Также показано крестообразное расположение приемников давлений в гребенке и крестообразный профиль самого корпуса гребенки.The figure 2 shows the total pressure receivers 1 and static pressure receivers 2, connected without the use of pneumatic circuits directly to small autonomous pressure transducers mounted in a cross-shaped housing 3 combs. At the base 5 of the comb there is an electronic switch, the electrical signal from which is transmitted via cable 4, located inside the holder of the model, to the measuring equipment. The cross-shaped arrangement of pressure receivers in the comb and the cross-shaped profile of the comb housing itself are also shown.

Способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА, имитирующих каналы силовой установки, реализуется следующим образом. Геометрически подобную модель с протоками, имитирующими каналы силовой установки, устанавливают на аэродинамические весы. Отдельно собирают гребенку приемников полного 1 и статического давлений 2 (см. фиг.2). В непосредственной близости от приемников давления 1, 2 располагают малогабаритные автономные преобразователи давления, смонтированные в корпусе гребенки 3. В качестве таких преобразователей давления может быть использован, например, блок миниатюрных датчиков давления «БИД-16». Электрические выходы преобразователей подключают к размещенному рядом с преобразователями в основании гребенки 5 электронному коммутатору, электрический сигнал от которого передают по кабелю 4, расположенному внутри державки модели, на измерительную аппаратуру. Модель с установленной гребенкой полных и статических приемников давления помещают в АДТ, и в одном эксперименте проводят измерения и давлений,и аэродинамических сил.The method of measuring flow parameters at the exit from the ducts of aircraft models simulating the channels of a power plant is implemented as follows. A geometrically similar model with ducts simulating the channels of a power plant is mounted on an aerodynamic balance. Separately, a comb of receivers of total 1 and static pressures 2 is collected (see Fig. 2). In the immediate vicinity of the pressure receivers 1, 2 are small-sized autonomous pressure transducers mounted in the housing of the comb 3. As such pressure transducers, for example, the BID-16 miniature pressure transducer block can be used. The electrical outputs of the transducers are connected to an electronic switch located next to the transducers at the base of the comb 5, the electrical signal from which is transmitted via cable 4 located inside the model holder to the measuring equipment. A model with an installed comb of full and static pressure receivers is placed in a pressure transducer, and in one experiment both pressure and aerodynamic forces are measured.

Способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей ЛА позволяет:The method of measuring flow parameters at the exit from the ducts of aircraft models allows:

- уменьшить искажение обтекания хвостовой части фюзеляжа из-за отсутствия толстого пучка дренажных трубок;- reduce distortion flow around the rear of the fuselage due to the absence of a thick bundle of drainage tubes;

- проводить замеры давления и вводить поправки на влияние протоков моделей на АДХ в процессе весового эксперимента, что в 2 раза уменьшает количество испытаний базовой программы;- carry out pressure measurements and introduce corrections for the influence of model ducts on the ADC during the weight experiment, which reduces the number of tests of the basic program by 2 times;

- избежать потерь времени на переподготовку модели;- avoid wasting time on retraining the model;

- определять нестационарные характеристики течений в протоках.- determine the unsteady characteristics of flows in the ducts.

Claims (1)

Способ измерения параметров потока на выходе из протоков моделей летательных аппаратов, в котором модель с протоками, имитирующими каналы силовой установки, устанавливают в аэродинамической трубе с гребенкой приемников полных и статических давлений, передают измеряемые давления к преобразователям давления, электрические выходы которых присоединяют к измерительной аппаратуре, отличающийся тем, что приемники давлений подсоединяют встык к преобразователям давления, которые монтируют в одном корпусе с электронным коммутатором в хвостовой части модели, электрические выходы преобразователей подключают к электронному коммутатору, электрический сигнал от которого передают на измерительную аппаратуру по кабелю, расположенному внутри державки модели (не снимая обтекателя державки) и проводят измерения давлений в одном эксперименте с весовыми измерениями аэродинамических сил и моментов, действующих на модель. A method for measuring flow parameters at the exit from the ducts of aircraft models, in which a model with ducts simulating the power plant channels is installed in a wind tunnel with a comb of full and static pressure receivers, the measured pressures are transmitted to pressure transducers, the electrical outputs of which are connected to the measuring equipment, characterized in that the pressure receivers are connected end-to-end to pressure transducers, which are mounted in one housing with an electronic switch in the tail part of the model, the electrical outputs of the transducers are connected to an electronic switch, the electrical signal from which is transmitted to the measuring equipment via a cable located inside the holder of the model (without removing the fairing of the holder) and pressure measurements are carried out in one experiment with weight measurements of aerodynamic forces and moments acting on model.

Images