Как сделать аэродинамическую трубу своими руками

Аэродинамическая труба своими руками: сделать легко и просто

Автор: Админ
Дата записи

Аэродинамической трубой называется установка, в которой проводятся эксперименты и изучаются явления по обтеканию тел потоком воздуха или газа. Сделать аэродинамическую трубу в домашних условиях своими руками – вполне реально.

Как сделать такую трубу в домашних условиях

На оси нужно укрепить коромысло таким образом, чтобы одно плечо получилось коротким, а другое длинным. Вращению оси на кронштейне ничего не должно мешать, ни трение, ни что-либо другое. Кронштейн нужно приварить или привинтить к щиту с размеченной шкалой, проградуированной в граммах.

На коромысле нужно жестко закрепить вертикальный стержень, на его нижний конец так же жестко прикрепляются различные предметы. Короткое плечо коромысла уравновешивается более тяжелым грузом, которое предназначается для того, чтобы установить коромысло в нулевое положение. Длинное плечо уравновешивается грузиком поменьше, который свободно передвигается по этой части коромысла. Чтобы создать воздушный поток, можно включить пылесос или вентилятор.

Для направления потока используется труба, размер диаметра которой должен немного превышать размер диаметра тела, испытуемого в данном эксперименте. Теперь нужно подвесить предмет, установить маленький грузик на отметке в ноль и начать передвигать большой грузик по короткому плечу, стремясь, чтобы стрелка достигла отметки напротив черты. Чтобы упростить процесс регулирования коромысла, не возбраняется большой грузик выполнить на резьбе.

После уравновешивания системы можно начинать подавать воздух. При этом коромысло начнет отклоняться вверх, и нужно с помощью маленького грузика вернуть его обратно к черте. Деление напротив грузика будет показывать величину, с которой сопротивляется данное тело. Естественно, у каждого предмета будет своя величина сопротивления.

Для чистоты эксперимента необходимо придерживаться следующих условий: поток воздуха должен воздействовать на предмет с постоянной силой. Расстояние между концом трубы и местом, где тело имеет наибольшее сечение так же должно быть неизменным. Ось тела и ось трубы так же должны совпадать.

Выбирая материал для коромысла, лучше отдать предпочтение дюралюминию, что касается материала остальных деталей, то это не имеет существенного значения.

Эффект в промышленности и строительстве

Эффект, который создает аэродинамическая труба, играет большую роль в самолетостроении, ракетостроении и других областях человеческой деятельности. Она помогает определить силы при движении подводных судов. Благодаря ей становится возможным отыскать оптимальную, устойчивую и управляемую форму ракет, самолетов, космических кораблей, поездов и автомобилей. Специальные трубы используются для исследования нагревания и теплозащиты ракет, самолетов и т.д.

Все опыты с аэродинамической трубой имеют в основе принцип обратимости движения, в котором передвижение тела относительно воздушной или водной среды можно заменить движением потока воздуха, набегающего на неподвижный предмет. Как уже было сказано выше, для этого эксперимента необходимо создать постоянный поток, а так же неизменную температуру и плотность. Главное – это соблюсти условия, при которых будет возможно перенести результаты, полученные для модели в лаборатории на натуральный объект.

Если условия выполнены верно, коэффициенты аэродинамики экспериментальной модели и полноразмерного объекта будут равны между собой, а это позволит произвести расчет силы, которая будет действовать на натуральный объект (например, космический корабль).

История имитатора свободного падения

Впервые аэродинамическая труба была создана К. Э. Циолковским в 1897 году. Конечно, это был всего лишь ее прототип, в котором поток воздуха создавался центробежным вентилятором. Первая труба, имеющая разомкнутую схему, была создана англичанином Т. Стантоном в 1903 году и нашим соотечественником Н.Е. Жуковским в 1906 году.

А уже в 1909 году появилась труба разомкнутой схемы, а так же модель, имеющая свободную струю в рабочей части. В дальнейшем, с развитием таких отраслей, как артиллерия, реактивная авиация и ракетная техника, появилась сверхзвуковая аэродинамическая труба. Скорость потока воздушной массы в ее рабочей части в несколько раз превысила скорость, с которой распространяется звуковая волна.

Классификация

1. В первую очередь их классифицируют в соответствии с диапазоном скоростей потока. Т.е. А. т. может быть дозвуковой, сверхзвуковой, трансзвуковой и гиперзвуковой.
2. Вторая классификация учитывает тип и размер рабочей части. Т.е. А. т. может быть открытой и закрытой.
3. Третья классификация учитывает такую характеристику, как поджатие. Ее рассчитывают путем соотношения таких величин, как площадь поперечного сечения сопла трубы и форкамеры.

Помимо этой классификации выделяют три группы А.:

1. Высокотемпературная. Она изучает влияние высоких температур и явлений, с ним связанных. Это диссоциация и ионизация газов.
2. Высотная. Она исследует обтекание моделей разреженным газом, т.е. имитируется полет на большой высоте.
3. Аэроакустическая. Она исследует влияние акустических полей на устойчивость конструкции, работу различных механизмов и др.

Для исследования характеристик частей корпуса судов используются дублированные модели, это позволяет исключить протекание на поверхности разделения сред. В качестве альтернативного варианта может быть использован специальный экран, имитирующий поверхность воды.

Как еще используется аэродинамическая установка

На сегодняшний день существует такой тренажер, который называется «Вертикальная аэродинамическая труба». Ее используют для подготовки начинающих парашютистов и в качестве безопасного и удобного аттракциона для любителей экстремальных видов спорта. Что касается технической подготовки, то данный процесс призван сознательно изменить поведение спортсмена, чтобы его действия соответствовали задачам его деятельности.

Доказано, что спортсмены (и не только парашютисты) благодаря применению тренажеров повышают эффективность тренировочного процесса в несколько раз.

Тренажером, в котором наиболее точно удалось сымитировать условия свободного падения, является спортивное сооружения для подготовки парашютистов – вертикальная аэродинамическая труба. В нашей стране существует несколько таких сооружения замкнутого типа, которые пригодны для тренировок
парашютистов самых разных уровней подготовки.

Домашняя Аэродинамическая труба

Тема раздела Общие вопросы в категории Модельные технологии; Доброго времени суток народ. Собрался и рискую построить Аэродинамическую трубу замкнутого типа для продувки разного рода элементов для модельных самолетов .

Опции темы

Домашняя Аэродинамическая труба

Собрался и рискую построить Аэродинамическую трубу замкнутого типа для продувки разного рода элементов для модельных самолетов и экспериментов вокруг срывных профилей итп с раб. камерой 50х50х50см.
Есть уже первые технические задумки.
Так как данная тема развивалась в неправильном месте и мешала основной( Будет ли летать данный профиль?), вопросы и предложения по такому роду разработок было рекомендовано вынести в данную главу.
Домашнюю трубу пока задумал оснастить силовой установкой которая состоит из следующих компонентов:
5шт бесколлекторных двигателей под 8S LiPo и для пропеллеров 9х10 Планируемая скорость продувки в такой комплектации надеюсь будет 180км/ч ( 50.8м/сек) Контроллеры двигателей будут управляться сервотестером в параллель.
Питание двигателей будет обеспечиваться обычными акку. батареями от автомобиля 12в/60А х 2 шт. в последовательном соединении т.е. на входе ESC -ов будет >24 вольта.
Планирую что двигатели в нагруженном состоянии будут развивать 12000об/мин (можно и выше , но должны понять в начале много вещей до развития таких скоростей так как как я понимаю информацию из форума нет таких труб домашнего изготовления из за многих причин. Думаю вместе с Вами мы сумеем пройти все подводные камни данного , думаю интересного проекта для авиамоделистов, да и не только для них а так же в такую трубу можно установить целый RC автомобиль и продуть его корпус для понимания разных проблем и задач.
Путем дискуссия в соседней теме вроде нашли из чего изготовить рамки спрямляющие поток.Предложено было их сделать из пластиковых “соломинок”
По потихонечку буду вкладывать сюда свои результаты и вопросы.

Если можете помочь с чертежами замкнутых, мини аэродинамических труб буду признателен.
Предварительно могу сказать что намерен трубу изготовить из пенопласта посредтсвом использования незаменимого инструмента для пены – 2Д ЧПУ пенореза, который у меня есть в наличии, сам построил для резки модельных самолетов и их элементов, от крыльев разных топологий и профилей до всех остальных элементов RC ЛА.

Предполагаемый дымогенератор для трубы – http://musicalka.com.ua/martin-magnu. 997743c46a9788
Он работает на воде и если не ошибаюсь к ней смешивают глуколь. Есть идеи как такое повторить?

Концептуальные эскизы для размышлений и предложений:

Последний раз редактировалось Стрела RoSa; 30.01.2011 в 21:49 .

Было бы хорошо, если бы моторы вращались в разные стороны, по схеме “влево-вправо-влево. “. Моторы будут использоваться с более высоким КПД. И ещё:На мотор, который крутит последним, можно винт с большим шагом садить. Поток будет и так четырьмя предидущими моторами сильно разогнан.

Здравствуйте, Роберт. Я в вышеупомянутой теме про профили написал, что довольно много проводил исследований в аэродинамических трубах. Вначале это было в стенах ХАИ. Моя, вначале курсовая, а впоследствии и дипломная работа целиком была выполнена по результатам продувок моделей. Затем я работал в одном НИИ, откуда несколько раз ездил на продувки в ЦАГИ и ВВА им. Жуковского в Москву. Вкратце могу рассказать, что собой представляля труба в ХАИ. По форме она была такая, которую вы показали из книжки. Небольшое отличие: поток не сразу поворачивал на 180 градусов, а был небольшой участок прямого пути, а потом поворот. Труба по сечению квадратная, но вблизи рабочей части переходила в восмигранник, а потом-в круг. Как мне объяснили преподаватели, в круглом сечении проще обеспечить равномерность скоростей по всей площади. Перед рабочей частью поток очень значительно сжимался конфузором (чуть ли не в 2 раза, как на рисунке). Это не излишество, а необходимость, опять же для устранения пульсаций. Диаметр рабочей части был кажется 600 мм или меньше (точно не помню, может 500 мм). Внутри конфузора стояла спрямляющая решётка из 4-х мм фанеры с квадратной ячейкой примерно 50×50 мм. Решётка находилась в самом начале сужения. Толщина рещётки где-то тоже 50-60 мм. Внутри каналов на поворотах стояли поворотные лопатки, на расстоянии друг от друга порядка 100 мм. Хорда лопатки тоже где-то в районе 90-100 мм, высота-по всему сечению. Двигатель, помнится, был очень приличного размера, мощность не знаю, но диаметр вентилятора чуть меньше 1 метра. Рабочая часть открытого типа. После рабочей части стоял диффузор со скруглённым входом. Вся труба сделана из фанеры со шпангоутами и стрингерами. Сооружение довольно внушительное по размерам, несмотря на довольно скромную рабочую часть. Протяжённость прямого участка точно не скажу, но визуально не намного меньше, чем ширина школьного спортзала. Труба снабжалась ПВД для измерения скорости невозмущённого потока, имела весы для измерения сил. Весы были ручного типа с рычагами и грузиками по типу, как весы в больницах. Имелся также жидкостный манометр с трубками и водой для измерения коэффициента давления на поверхности модели через капиллярные трубки.
Ещё хочу сказать, что одним из разделов моей дипломной работы был как раз аэродинамический расчёт трубы. Честно сказать, мне сам преподаватель принёс чей-то расчёт и я его списал. Просто в дипломе нужны были некоторые разделы, необходимые для защиты. А основной уклон у меня был на продувки и изготовление экспериментальной установки, которые я полностью делал сам. Это и сама установка, и датчики давлений и разработка методики экспериментов. Тема была закрытая, поэтому не буду рассказывать о чём она.
Теперь о моих рекомендациях. Можете почитать и сделать по-своему. Я не настаиваю на своём мнении.
По-моему, канал нежелательно разворачивать сразу на 180 градусов. На внутренней поверхности поворота возникнет “пузырь”, который наделает потом много неприятностей по каналу. Гораздо легче повернуть на 90 градусов, но обязательно с помощью лопаток. Так как лопатки будут иметь профиль значительной кривизны, их надо считать. Канал в сечении лучше сделать квадратный или прямоугольный. Там проще будет поставить одинаковые поворотные лопатки и профили канала между лопатками будут одинаковые. Спрямляющая решётка не может быть из круглых трубок. Причина очень проста: если круглые трубки собрать в пучок, то между ними образуются каналы, как 4-х угольные звёздочки. Для потока такой канал крайне неприятен из-за застойных зон в углах. Гораздо проще, если каналы квадратные или, ещё лучше-8-ми угольные. Восмиугольники без проблем заполнят любое сечение. Решётка должна быть некоторой толщины, но не в виде сетки. Протяжённая решётка устранит боковые пульсации потока и спрямит его при входе в конфузор.
Теперь про дым. В замкнутой трубе дымом долго воспользоваться затруднительно. Постепенно труба задымляется по всему пути и в рабочей части появится облако из дыма вместо тонких струй. Облако не позволит видеть самые интересные участки, всё смешается. Вообще, по моему опыту, с дымом далеко не всегда можно понять процесс. Довольно трудно понять, что происходит с потоком: то ли он срывается, то ли завихряется, то ли просто смешивается с другим потоком? Гораздо больше даёт картина давлений. Там можно видеть и обтекаемость, и срыв, и пузырь. Нужен жидкостный манометр и датчики на модели. Всё это легко сделать самому. С уважением.

ОК нас чет “влево в право на 4 двигунах, но не понял идею с большим шагом и понятие “На мотор, который крутит последним” вы о чем? все двигатели будут включаться на тот же PWM блок управления оборотами т.е. все поступающие импульсы управления 5 контроллерами будут синхронизированы.

Поясните пожалуйста понятней , что вы имели ввиду?

Юный техник – для умелых рук 1975-10, страница 8

Дымовая аэродинамическая труба, описание которой дастся в этом номере, поможет желающим глубоко изучить основные законы аэродинамики. Эксперименты, поставленные в такой трубе, позволят по-новому подойти к технике моделирования.

Дымовую аэродинамическую трубу пытливые могут дополнительно оборудовать аэродинамическими весами и приборами, что позволит им видеть не только качественную картину обтекания, но и оценить этот процесс количественно. А для этого советуем начать изучение аэродинамики с таких вопросов, как:

— основные характеристики среды полета модели — воздуха;

— главные законы аэродинамики;

— аэродинамические характеристики летательных аппаратов;

— постановка эксперимента в аэродинамике и т. д.

Основательно изученные теоретически и проверенные экспериментально закономерности аэродинамики позволяют конструкторам летающих моделей еще до постройки модели определить ее летные характеристики и качество полета. Таким образом, основой грамотного расчета модели будет не только опыт и случайность хорошего выступления на соревнованиях, а прежде, всего научный расчет аэродинамических характеристик модели и подтверждение расчетов экспериментальными данными.

В дымовой аэродинамической трубе можно поставить не один десяток экспериментов, которые помогут лучше изучить законы аэродинамики. К примеру, можно:

— наблюдать обтекание потоком частей модели [подкосов, обтекателей, надстроек, кабины, пилонов) с разными геометрическими обводами. Оценить аэродинамические силы шара, цилиндра, конуса, овала, пластины по величине зоны возмущения за моделью и сравнить их между собой;

— проследить за картиной обтекания частей модели с разной шероховатостью;

— увидеть, как влияет на обтекание расположение крыла относительно фюзеляжа, взаимозависимость горизонтального и вертикального оперения, обтекание различных профилей крыла и стабилизатора, как работает механизированное крыло;

— понять различные виды и способы управления пограничным слоем потока и т. д.

Все это даст представление о физической картине полета летательных аппаратов, и, в частности, моделей, в воздушной среде.

Инженер А. ВИКТОРЧИК

АЭРОДИНАМИ Ч ЕС К А ДЫМОВАЯ ТРУБА

Опыт, эксперимент в авиации имеет чрезвычайно важное значение. Без исследований в аэродинамических трубах невозможно ни спроектировать, ни построить современный самолет, вертолет или какой-либо другой летательный аппарат. Такие проблемы, как проблемы подъемной силы, аэродинамических нагрузок, действующих на летательный аппарат, решают опытным путем.

Обычно аэродинамические исследования проводятся ие на самих объектах, а на моделях этих объектов в искусственно созданном потоке газа. Экспериментальная установка, которая создает поток воздуха или газа для изучения явлений, возникающих при обтеканнн тел”, называется аэродинамической трубой.

Продувая, как говорят специалисты, в аэродинамической трубе модели самолетов, вертолетов, ракет и космических кораблей, конструкторы определяют силы, действующие при полете этих летательных аппаратов, исследуют их устойчивость и управляемость. Эксперименты в •трубе позволяют установить

оптимальные формы летательных аппаратов.

Но порой в аэродинамических исследованиях требуется получить общую картину явления, то есть его качественную характеристику. А это облегчает понимание физической сущности исследуемого явления. Применяя различные способы, делающие поток видимым, можно сфотографировать аэродинамические спектры. По таким спектрам конструкторы летательных аппаратов сразу видят дефекты обтекания всего аппарата и его отдельных частей и могут внести исправления в конструкцию.

Для получения аэродинамических спектров пользуются различными способами. В частности, используют дымовые струйки (дымовой спектр). Такие струйки выпускают в воздушный поток или перед обтекаемым телом, или из отверстия на поверхности самого тела. В этом случае спектры называются дымовыми. Примеры дымовых спектров показаны на рисунке 1. Здесь видно, как происходит обтекание воздухом плоской пластинки, поставлен

ной поперек воздушного потока, и профиля крыла под малым и большим углом по отношению к набегающему потоку. Плавное струйное течение воздуха за пластинкой нарушается и переходит в беспорядочное вихревое. Дымовая пелена видна на некотором расстоянии от пластинки.

Обтекание воздушным потоком профиля крыла под небольшим углом к потоку (этот угол называют углом атаки) плавное. Это соответствует сплошной линии на графике «подъемная сила — угол атаки». При обтекании профиля под большим углом атаки картина значительно меняется. Поток воздуха отрывается в передней части профиля н завихряется за ним. Подъемная сила резко уменьшается (пунктир на линии графика). Нормальный полет при этом невозможен, так как самолет становится неуправляемым.

Наиболее совершенные дымовые спектры получают в специальных аэродинамических дымовых трубах.

Небольшую дымовую трубу вы можете построить сами и наблюдать картины обтекания различных тел, а также частей своих авиамоделей.

Начнем с того, как устроена и как работает аэродинамическая дымовая труба. Она состоит из следующих основных частей: корпуса, коллектора, дымогенератора, веитнляторной установки, гребенки для получения дымовых струек, систем управления моделью, дымовыми струйками н вентилятором.

Корпус ее деревянный, в сечении имеет форму прямоугольника со сторонами 40 50X400 -J- 500 мм. Его можно сделать либо из 8 -:- Ю-миллиметровон фанеры, либо из тонких дощечек. Передняя стенка корпуса прозрачная — нз стекла или плексигласа, задняя — до успокоительной камеры 6 откидная. Для получения хорошей видимости дымовых струек она окрашивается в черный цвет. В центре задней стенки укрепляется на подшипнике штырь управления моделью (см. сеч. Б—Б).

Успокоительная камера 6 отделяется от рабочей части трубы фанерной перегородкой 5. В ней просверливаются отверстия 0 30 мм. К задней стенке камеры крепится кожух центробежного вентилятора 1.

Конструкция самого вентилятора показана на нижнем рисунке. Он изготовляется из любого листового материала толщиной 0,5-^0,8 мм и приводится во вращение электродвигателем типа УАД-72 мощностью 50—60 Вт с максимальным числом оборотов 3000 об/мин. Электродвигатель крепится на основании аэродинамической трубы сзади корпуса. Скорость потока воздуха в трубе регулируется за счет изменения скорости вращения электродвигателя. Поэтому вам придется предусмотреть агрегат для регулировки числа оборотов двигателя. Это может быть реостат типа РСП. Максимальная скорость воздушного потока в трубе получается 8-:-10 м/с.

К левой боковой стороне корпуса трубы плотно, без щелей, крепится коллектор 3, выполненный в виде усеченной пирамиды. Вход коллектора надо затянуть мелкоячеечной сеткой.

Гребенка 8 для получения дымовых струек имеет форму каплевидной трубы (см. общий вид, сеч. А—А), к которой прикрепляются тонкие трубочки с внут-

3.2. Конструкции аэродинамических труб.

Аэродинамические трубы по скорости потока разделяются на дозвуковые,трансзвуковые,сверхзвуковые и гиперзвуковые;

по принципу действия – на компрессорные (непрерывного действия), в которых поток воздуха создается специальным компрессором, и баллонные с повышенным давлением;

по компоновке контура – на замкнутые инезамкнутые.

Компрессорные трубы имеют высокий кпд, они удобны в работе, но требуют создания уникальных компрессоров с большими расходами газа и большой мощности. Баллонные аэродинамические трубы по сравнению с компрессорными менее экономичны, поскольку при дросселировании газа часть энергии теряется. Кроме того, продолжительность работы баллонных аэродинамических труб ограничена запасом газа в баллонах и составляет для различных аэродинамических труб от десятков секунд до несколько минут.

Широкое распространение баллонных аэродинамических труб обусловлено тем, что они проще по конструкции, а мощности компрессоров, необходимые для наполнения баллонов, относительно малы. В аэродинамических трубах с замкнутым контуром используется значительная часть кинетической энергии, оставшейся в газовом потоке после его прохождения через рабочую область, что повышает КПД трубы. При этом, однако, приходится увеличивать общие размеры установки.

Простейшие схемы труб малых скоростей (работающие в условиях практической несжимаемости воздуха при скоростях до 50-60 м/сек) приведены на 3.6,

Рис. 3.6 Простейшие схемы аэродинамических труб малых скоростей

1 – рабочая часть, 2 – коллектор (а) либо сопло (б) в обоих случаях – каналы, сужающиеся по течению (конфузоры); 3 – диффузор, расширяющийся по течению; 4 – вентилятор с мотором 5; пунктиром показаны предохранительная сетка «С» и в замкнутой трубе – поворотные лопатки «Л».

Труба прямого действия Рис. 3.6,а (не замкнутая) показана с закрытой стенками рабочей частью, а замкнутая труба – с открытой рабочей частью; но первую можно сделать с открытой рабочей частью, если убрать ее стенки, заменив их герметичной камерой (показана пунктиром), а вторую – сделать с закрытой рабочей частью, если вместо свободной границы поставить стенки.

Дозвуковые аэродинамические трубы. Дозвуковая АТ постоянного действия (Рис 3.7) состоит из рабочей части 1, обычно имеющей вид цилиндра с поперечным сечением в форме круга или прямоугольника (иногда эллипса или многоугольника).

Рис. 3.7 Схема дозвуковой компрессорной аэродинамической трубы.

1- хонейкомб 2 – сетки 3 – форкамера 4 – конфузор 5 – направление потока 6 – рабочая часть с моделью 7 – диффузор, 8 – колено с поворотными лопатками, 9 – компрессор,

Рабочая часть А. т. может быть закрытой или открытой, а если необходимо создать А. т. с открытой рабочей частью, статическое давление в которой не равно атмосферному, струю в рабочей части отделяют от атмосферы т. н. камерой Эйфеля (высотной камерой).

Исследуемая модель 6 крепится державками к стенке рабочей части А. т. или к аэродинамическим весам. Перед рабочей частью расположено сопло, которое создаёт поток газа с заданными и постоянными по сечению скоростью, плотностью и температурой (спрямляющая решётка, выравнивающая поле скоростей). Диффузор 7 уменьшает скорость и соответственно повышает давление струи, выходящей из рабочей части. Компрессор (вентилятор) , приводимый в действие силовой установкой, компенсирует потери энергии струи; направляющие лопатки уменьшают потери энергии воздуха, предотвращая появление вихрей в поворотном колене; обратный канал 8 позволяет сохранить значительную часть кинетической энергии, имеющейся в струе за диффузором. Радиатор обеспечивает постоянство температуры газа в рабочей части А. т. Если в каком-либо сечении канала А. т. статическое давление должно равняться атмосферному, в нём устанавливают клапан.

Размеры дозвуковых А. т. колеблются от больших А. т. для испытаний натурных объектов (например, двухмоторных самолётов) до миниатюрных настольных установок.

В дозвуковых аэродинамических трубах исследуются аэродинамические характеристики дозвуковых самолетов вертолетов а также характеристики сверхзвуковых самолетов на взлетно-посадочных режимах. Кроме того, они используются для изучения обтекания автомобилей и др. наземных транспортных средств, зданий, монументов, мостов и др. объектов. На рис показана схема дозвуковой аэродинамической трубы с замкнутым контуром. Существуют также разомкнутые А. т., в которых газ к соплу подводится из атмосферы или специальных ёмкостей.

Существенной особенностью дозвуковых А. т. является возможность изменения скорости газа в рабочей части за счёт изменения перепада давления.

Сверхзвуковые аэродинамические трубы. В общих чертах схемы сверхзвуковой (см. Рис. 3.8 и 3.9) и дозвуковой А. т. аналогичны.

Рис. 3.8 Схема сверхзвуковой баллонной аэродинамической трубы

1 – баллон со сжатым воздухом 2 – трубопровод 3 – регулирующий дроссель 4 – выравнивающие сетки 5 – хонейкомб 6 – детурбулизирующие сетки 7 – форкамера 8 – конфузор 9 – сверхзвуковое сопло 10 – рабочая часть с моделью 11 – сверхзвуковой диффузор 12 – дозвуковой диффузор 13 – выброс в атмосферу

Рис. 3.9 Схема баллонной гиперзвуковой аэродинамической трубы

1 – баллон с высоким давлением 2 – трубопровод 3 – регулирующий дроссель 4 – подогреватель 5 – форкамера с хонейкомбом и сетками 6 – гиперзвуковое осесимметричное сопло 7 – рабочая часть с моделью 8 – гиперзвуковой осесимметричный диффузор 9 – воздухоохладитель 10 – направление потока 11 – подвод воздуха в эжекторы 12 – эжекторы 13 – затворы 14 – вакуумная емкость 15 – дозвуковой диффузор

Для получения сверхзвуковой скорости газа в рабочей части А. т. применяют т. н. сопло Лаваля, которое представляет собой сначала сужающийся, а затем расширяющийся канал. В сужающейся части скорость потока увеличивается и в наиболее узкой части сопла достигает скорости звука, в расширяющейся части сопла скорость становится сверхзвуковой и увеличивается до заданного значения, соответствующего числу М в рабочей части. Каждому числу М отвечает определённый контур сопла. Поэтому в сверхзвуковых А. т. для изменения числа М в рабочей части применяют сменные сопла или сопла с подвижным контуром, позволяющим менять форму сопла.

В диффузоре сверхзвуковой А. т. скорость газа должна уменьшаться, а давление и плотность возрастать, поэтому его делают, как и сопло, в виде сходящегося – расходящегося канала. В сходящейся части сверхзвуковая скорость течения уменьшается, а в некотором сечении возникает скачок уплотнения (ударная волна), после которого скорость становится дозвуковой. Для дальнейшего замедления потока контур трубы делается расширяющимся, как у обычного дозвукового диффузора. Для уменьшения потерь диффузоры сверхзвуковых А. т. часто делают с регулируемым контуром, позволяющим изменять минимальное сечение диффузора в процессе запуска установки.

В сверхзвуковой А. т. потери энергии в ударных волнах, возникающих в диффузоре, значительно больше потерь на трение и вихреобразование. Кроме того, значительно больше потери при обтекании самой модели, поэтому для компенсации этих потерь сверхзвуковые А. т. имеют многоступенчатые компрессоры и более мощные силовые установки, чем дозвуковые А. т.