Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Если при ударе в сечениях тела за пределами зоны контакта не появляются остаточные деформации, то деформация будет иметь местный
характер, и, следовательно, комплекс П5 = pVo/E можно исключить.
Комплекс П2 = т/{ potmax)= Ст называется коэффициентом относительной массы тела.
Коэффициент силы сопротивления пластическому деформированию Ср связан непосредственно с показателем силовой характеристики N (коэффициентом податливости материала, зависящим от формы соударяющихся тел) следующей зависимостью:
где р — приведенная плотность материалов в зоне контакта; Ст = т/(ра ) — приведенная относительная масса соударяющихся тел, характеризующая отношение их приведенной массы М к приведенной массе деформируемого объема в зоне контакта; Ч* — безразмерный параметр, характеризующий относительную работу деформирования.
Функцией Ср = /з(Я1, #2, ^з» "4) можно воспользоваться для определения перегрузок:
mg mg
Если обеспечить равенство числовых значений безразмерных комплексов П\9172, Я3, Я4 для двух ударных процессов, то эти условия, т.е.
V Vq р
-= const; Ст = const; -7—-= const; -= const , (2.68)
**max ^S^-max **max
будут представлять собой критерии подобия данных процессов.
При выполнении указанных условий одинаковыми будут и числовые значения функций /ь/г,/з»/4» т-е- в сходственные моменты време-V
ни ос/оСща^ const; — = const; Ср= const, что и позволяет определять уо
параметры одного ударного процесса простым пересчетом параметров другого процесса. Необходимые и достаточные требования физического моделирования ударных процессов можно сформулировать следующим образом:
1. Рабочие части модели и натурного объекта должны быть геометрически подобными.
131
2. Безразмерные комплексы, составленные из определяющих пара* метров, должны удовлетворять условию (2.68). Вводя масштабные коэффициенты
;MV=
(Уо)и'
Мр=?;Мда=??-.м ' (2.69) РО ти ги
и считая g = const, критерий подобия (2.68) можно записать в виде соотношений масштабов = MD; MD= Муо; MvMt = MD;
Мт = MpMjj, откуда Mt = MVq ; Mm = Л/^Мр .
При соблюдении этих соотношений (равносильных условиям по» добия ударных процессов) пересчет параметров ударного процесса с модели на натуру, согласно (2.68), можно выполнять по следующим формулам:
(2.70)
Пересчет производится в сходственных точках и в сходственные моменты времени
*яч?я*"мъ' (271)
ко
Для учета напряжений, возникающих в теле при ударе, необходимо учитывать комплекс Я5= pV(?/E , т. е. pV(?/E= const или M^MyVME = 1.
При выполнении этого условия будет обеспечено также равенство числовых значений функций % = /4(^1i—i^s), т.е. напряжение можно находить по следующей формуле пересчета:
o=aJiE. (2.72)
Необходимо иметь в виду, что при моделировании только параметров ударного процесса напряженные состояния тел (натуры и модели) будут обязательно различными.
132
2.2.5.
Газодинамические испытания
Общие принципы моделирования при газодинамических испытаниях
Исследование газодинамических процессов обтекания конструкции ЛА позволяет определить силовые нагрузки, связанные с распределением сил аэродинамического давления и трения вдоль внешней поверхности, с возникновением явлений аэроупругости (например, флаттера, бафтинга и т.д.) и акустическим воздействием. С другой стороны, результаты исследований газодинамических характеристик обтекания являются необходимой информацией для оценки тепловых нагрузок, возникающих при аэродинамическом нагреве.
Возможны два метода исследования законов воздействия газа на испытуемый объект:
— сообщение газу некоторой скорости по отношению к неподвижно укрепленному телу;
— сообщение телу некоторой скорости относительно неподвижного газа.
Первый метод реализуется в аэродинамических трубах — установках, в которых создается газовый поток с заданными параметрами для исследования обтекания твердых тел.
Второй метод осуществляется с применением баллистических установок или ракетных трасс.
Так как в обоих случаях испытания главным образом проводятся на моделях, что объясняется ограниченностью энергетических возможностей испытательных центров, рассмотрим основные понятия, связанные с подобием при моделировании в экспериментальной аэродинамике.
Физическое моделирование основывается на физическом подобии явлений.
Геометрическое подобие предполагает пропорциональность сходственных линейных размеров для модели и натуры: = Сі.
Кинематическое подобие предполагает, что кинематические характеристики сходственных частиц подобных потоков, обтекающих геометрически подобные тела, пропорциональны, т.е. в пропорциональные отрезки времени (*м/*н 558 ^2) частицы проходят подобные пути, а скорости и ускорения в сходственных точках пропорциональны и ориентация этих векторов в пространстве одинакова:
где V — скорость потока; ч> — ускорение.
133
Динамическое подобие предполагает, что силы, действующие в сходственных точках, пропорциональны и одинаково ориентированы:
Подобие называется полным, если во всем пространстве, окружающем модель и натуру, соблюдается подобие картин обтекания в це» лом, т.е. в сходственных пространственно-временных точках выполнены необходимые и достаточные условия подобия.
