Научный отчет № 2032

Название

Аэробаллистическая установка – инструмент современной экспериментальной гиперзвуковой аэродинамики.

Авторы

Чернявский С.Ю., Баулин Н.Н., Бахтеров В.Н., Заявленный Г.Л., Чуркина Л.П., Черкасова Н.В.

Аннотация

Рассмотрены особенности аэробаллистического метода. Дан обзор и проведена классификация гиперзвуковых метательных устройств с точки зрения пригодности для аэробаллистических исследований. Установлено что наиболее универсальным и надежным устройством для метания моделей, в том числе и хрупких, в современных аэробаллистических трассах служат двухступенчатые водородные установки с тяжелым деформируемым поршнем и высокой степенью сжатия с источником энергии в виде порохового заряда. Установлена необходимость проведения уточненных расчетов внутренней баллистики поршневых легкогазовых пушек с учетом трения поршня и реального процесса газообразования при горении порохового заряда с целью обеспечения прочности модели и уменьшения ее пространственного рассеяния. Установлена необходимость проведения ресурсных испытаний установок для выбора оптимальных эксплуатационных режимов. Дан обзор и проведена классификация аэробаллистических трасс. Рассмотрены различные типы существующих трасс. Установлено, что герметические камеры являются наиболее универсальным и экономичным типом аэробаллистических трасс, обеспечивающим наибольшую точность измерений действующих на модели аэродинамических сил и моментов, а также газодинамических и радиофизических параметров течения около модели и в следе. Показано, что традиционная компоновка аэробаллистических установок предполагает фиксированное положение трассы и регулировку положения метательного устройства относительно трассы. Построена и разработана, длительное время эксплуатируется аэробаллистическая установка Института механики МГУ, компоновка которой отличается фиксированным положением метательного устройства и наличием расположенных над трассой механизмов, продольного и поперечного перемещения отсеков трассы относительно друг друга и баллистического ствола, что повышает точность стрельбы, снижает погрешность измерения аэродинамических характеристик, а также трудоемкость монтажа и наладки установки. Установлено, что принятое до сих пор в отечественных легкогазовых устройствах изготовление баллистического ствола из нескольких частей не обеспечивает хороших результатов при метании моделей, обладающих малой прочностью. Разработана конструкция односекционных баллистических стволов с длиной канала 210-260 калибров на легкогазовых установках Института механики МГУ. Установлено, что размещение на входе в аэробаллистическую трассу разъемного отсека с перфорированными стенками снижает количество попадающих в трассу загрязнений, повышая точность аэрофизических измерений, а также снижает трудоемкость обслуживания установки, так как позволяет обрабатывать канал баллистического ствола без демонтажа и нарушения его положения относительно трассы. Проведены испытания легкогазовых установок при метании тяжелых прочных моделей. Достигнута максимальная скорость метания 8 км/сек, что позволяет отнести установку Института МГУ к лучшим современным метательным устройствам. Показано, что скорость метания моделей свыше 7 км/сек могут быть получены при умеренном износе баллистических стволов лишь для легких моделей простой геометрической формы, в основном, характерных для исследований проблемы высокоскоростного соударения твердых тел. Метание хрупких тяжелых аэродинамических моделей со скоростями свыше 6-7 км/сек сопровождается быстрым износом баллистических стволов. Определены величины заряда пороха, массы поршня, длины ствола и давления легкого газа, обеспечивающие наибольшую скорость метания при умеренном износе узлов установки.

Год публикации

1978 г.

Объём

43 с.

Научный руководитель

Черный Г.Г., Чернявский С.Ю.

Ключевые слова

аэробаллистическая установка, деформируемый поршень, обзор, классификадия, трасса, ресурс.