РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОПИСАНИЕ МОДЕЛЕЙ
2.1 Объект исследований
Объектом исследований являлась модель арочного крыла с профилем поперечного сечения Clark-YH 15o, относительной толщиной , и хордой (рис. 2.1, где обозначены: 1 - шестилопастной воздушный винт; 2 - консольный участок крыла; 3 - электрический двигатель; 4 - арочная часть крыла). Строительная плоскость арочного крыла образуется хордами сечений и представляет собой полуцилиндрическую поверхность с радиусом от продольной оси канала. Далее торцы арочного крыла образованы профилированными консольными участками длиной Размах арочного крыла ; удлинение угол крутки крыла равен нулю. Площадь крыла в плане Фотография общего вида модели арочного крыла приведена на рис. 2.2.
Для сравнения аэродинамических характеристик прямого и арочного крыльев была исследована модель прямого крыла с геометрическими параметрами, аналогичными арочному крылу (рис. 2.3).
Во время испытаний модель устанавливалась на вертикальной державке аэродинамических весов. На этой же державке сзади за моделью устанавливался имитатор силовой установки, представляющий собой электрический двигатель, приводящий во вращение шестилопастный воздушный винт (ВВ) диаметром Плоскость вращения воздушного винта располагалась за задней кромкой крыла. Угол установки лопастей винта , хорда лопастей , угол между корневым и концевым сечениями лопастей составляет 50о. Кок воздушного винта выполнен из условия обеспечения правильного распределения набегающего потока воздуха около винта, а также обеспечения возможности поворота лопастей винта вокруг своей оси (изменения шага винта) [8].
Рис. 2.1 Схема модели арочного крыла с толкающим воздушным винтом
Рис. 2.2 Общий вид модели арочного крыла в аэродинамической трубе
Общий вид модели крыла с толкающим воздушным винтом представлен на рис. 2.4.
Рис. 2.3 Общий вид модели прямого крыла в аэродинамической трубе
Рис. 2.4 Общий вид модели арочного крыла с толкающим ВВ в аэродинамической трубе
Для исследования распределенных характеристик верхняя поверхность модели арочного крыла изготовлена дренированной (дренирование модели выполнялось согласно техническим условиям [142]). Дренаж коллекторного типа, схема дренирования приведена на рис.2.5. На верхней поверхности левой половины крыла вдоль хорды прорезаны четыре поперечные канавки, куда вставлены тонкостенные трубки с наружным диаметром . Первая канавка находится в плоскости симметрии арочного крыла. Канавки 2, 3, 4 расположены на расстоянии относительно друг друга. Хорда крыла разбита на 12 продольных полос с относительными координатами 0,000417; 0,005; 0,01; 0,01875; 0,0375; 0,075; 0,15; 0,3; 0,5; 0,7; 0,85; 0,95.
Рис. 2.5 Схема дренирования модели арочного крыла
В точках пересечения продольных полос и коллекторов просверлены дренажные отверстия диаметром перпендикулярно плоскости, касательной к профилю в данной точке. Для того, чтобы не повредить кромки дренажных отверстий и тем самым не внести погрешности при измерениях давления, на крыло наклеивалась прозрачная липкая хлорвиниловая лента, а затем производилось сверление. После сверления лента удалялась. Таким образом, на половине крыла получилось 48 дренажных отверстия, которые для удобства обработки экспериментальных данных были пронумерованы двумя группами цифр. Первая группа означала номер коллектора (сечения по размаху), а вторая группа - номер точки (от носка профиля).
2.2 Методика экспериментальных исследований
Для определения преимуществ арочного крыла по сравнению с прямым крылом проводились весовые эксперименты, где сравнивались аэродинамические коэффициенты обоих крыльев. Для изучения физических процессов, происходящих при обтекании арочного крыла, отличных от обтекания прямого крыла, были проведены эксперименты по визуализации потока, обтекающего арочное крыло, различными методами. Для более полного изучения этих процессов были проведены исследования распределенных характеристик данного крыла.
2.2.1 Методика проведения весового эксперимента
Суммарные аэродинамические характеристики моделей крыльев, приведенные в настоящей работе, были получены в аэродинамической трубе малых дозвуковых скоростей Т-1 Харьковского университета Воздушных Сил.
Аэродинамическая труба замкнутого типа Т-1 имеет открытую рабочую часть с диаметром окружности 0,5 м и длиной 0,85 м. Максимальная скорость потока в рабочей части трубы . Эксперименты проводились при скорости набегающего потока .
Исследования модели арочного крыла с работающим имитатором силовой установки для получения большего эффекта от работы воздушного винта и получения положительных чисел - коэффициента нагрузки на ометаемую площадь винта, проводились при скорости набегающего потока . Это соответствует числу Рейнольдса , вычисленному по хорде арочного крыла , и числу Струхаля , вычисленному по диаметру воздушного винта . Для определения влияния обдувки воздушным винтом и учета влияния державки на аэродинамические характеристики крыла на этой же скорости были проведены продувки модели без работающей силовой установки и изолированной державки.
Измерения сил и моментов, возникающих на исследуемых моделях, производились с помощью трехкомпонентных аэродинамических весов электромеханического типа. Скоростной напор определялся по перепаду между давлением в форкамере аэродинамической трубы и атмосфере, измеренному манометром МФУ-3. Углы атаки модели отсчитывались от продольной оси рабочей части канала аэродинамической трубы. Перед испытанием модели с работающим имитатором силовой установки определялись характеристики изолированного имитатора. По полученным характеристикам был определен коэффициент нагрузки на площадь, ометаемую воздушным винтом:
где - тяга воздушного винта;
- скоростной напор набегающего потока;
- площадь, ометаемая винтом.
Обработка результатов экспериментов осуществлялась на Э