Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
В многоступенчатых устройствах энергия подводится к рабочему газу через промежуточные ступени.
В современных баллистических установках применяются главны*
150
образом пороховые и легкогазовые метательные устройства. Их обыч-н0 называют пороховыми и легкогазовыми пушками.
В пороховых пушках используется нитроглицериновый порох. Поэтому максимально достижимые скорости на срезе ствола ограничены максимальной скоростью звука в продуктах сгорания пороха и весом газов, которые должны ускоряться вместе со снарядом при движении вдоль ствола. Предельная скорость метания в пороховых пушках не превышает 3 км/с.
В легкогазовых пушках для разгона снаряда применяются легкие газы (водород и гелий), скорость звука в которых значительно больше, чем в пороховых газах. С помощью легкогазовых пушек моделям могут быть сообщены относительные скорости, превышающие 10 — 12 км/с. В настоящее время применяются легкогазовые пушки двух типов: одноступенчатые и двухступенчатые.
В одноступенчатой легкогазовой пушке (рис. 2.62) камера сгорания заполняется смесью газов (кислородно-водородно-гелиевая смесь). После воспламенения смеси давление достигает расчетного значения, происходит разрыв диафрагмы, отделяющей камеру сгорания от объекта, газ устремляется в ствол пушки и разгоняет объект до высокой скорости. На таких установках достигается скорость метания 3,5 — 4 км/с.
Рис. 2.62. Схема одноступенчатой газовой пушки: / - гайка казенной части; 2 - воспламенитель; 3 - камера, заполненная кислородноводородно-гелиевой смесью; 4 - диафрагма; 5 - испытуемый объект
Многоступенчатые газодинамические метательные устройства принципиально отличаются от пороховых пушек тем, что в них введены дополнительные ступени для подогрева и сжатия рабочего легкого газа (рис. 2.63). После воспламенения пороха в камере 1 пороховые газы разгоняют до сверхзвуковых скоростей поршень 8, который движется в камере 7, заполненной легким газом. Ударная волна, возникающая перед поршнем, нагревает и сжимает рабочий газ. Когда температура и давление в камере 7 достигнут расчетных величин, диафрагма 3 разрывается, а сжатый и разогретый газ устремляется в ствол пушки и Разгоняет объект до высокой скорости. Поршневые установки бывают с низкой степенью сжатия (ртах/Ро = 100 ) и с высокой степенью сжатия (Ртах /Ро = 1000). Здесь ртзх — давление, допускаемое в установке, р0 — начальное давление легкого газа.
151
12 У 4
Рис. 2.63. Схема двухступенчатой
газовой пушки: / - пороховая камера; 2 - труба; 3 - диафрагма; 4 - ствол; 5 - снаряд; б - секция одноразового действия; 7 - камера, заполненная лег-ким газом; 8 - поршень
В установках с ртах /р0 = 100 скорость метания не превышает 4 км/с, в установках с ртах^Ро= Ю00 Кіет =6-5-7 км/с.
Выстреливая модель в барокамеру, заполненную воздухом ила газом с регулируемым давлением и температурой, можно смоделировать течение около объекта, движущегося с относительной скоростью 10 12 км/с.
На аэробаллистических установках (рис. 2.64) достигаются скорости с числами М - 83 и перегрузками до 106.
1 2
Рис. 2.64. Схема аэробаллистической установки: / - форкомера; 2 - устройство, улавливающее модель; 3 - сопло; 4 - цилиндрическая часть; 5 - регистратор движения модели; б - диффузор; 7 - газовая лушка
С целью предохранения моделей от разрушения при движении в канале ствола модели вставляются в предохраняющие обкладки, называемые поддонами. При выходе из ствола поддоны отделяются от модели.
Для определения параметров траектории модели, по которым затем рассчитываются аэродинамические характеристики, производите* фотографирование положений модели в нескольких точках траектории при одновременном измерении времени между экспозициями. Совпадение моментов экспонирования с моментами нахождения моде* ли в поле фотографирования обеспечивается применением Электрой* ных и радиолокационных систем синхронизирования.
152
2.2.6.
Испытания на воздействие акустических нагрузок
В последние десятилетия на стыке двух наук — аэродинамики и акустики — образовалось новое научное направление — аэроакустика. Аэроакустика изучает проблемы аэродинамической генерации звука, его распространения и снижения шума.
Акустические испытания, т.е. испытания на воздействие шума (звукового давления), выделяются в специальный вид испытаний.
Акустические испытания могут преследовать две различные цели:
1. Изучение восприимчивости исследуемых систем к воздействию звукового давления, т.е. способности систем эффективно реагировать на воздействие основных нагрузок (например, исследование характеристики демпферов, гасящих пульсации в бортовых системах).
2. Определение фактической устойчивости или усталостной прочности и долговечности элементов конструкции под воздействием интенсивных акустических нагрузок.
Воспроизведение действительных условий нагружения при акустических испытаниях представляет собой сложную задачу, так как акустические нагрузки имеют случайный характер и изменяются в весьма широком диапазоне частот. Создание универсального стенда, воспроизводящего весь комплекс акустических нагрузок, оказалось практически неосуществимым. Поэтому при наземных испытаниях имитируются наиболее важные режимы нагружения. При этом предполагается, что, несмотря на физическое различие между искусственным шумом (на стенде) и шумом РД, пульсациями давления в турбулентном пограничном слое в зонах отрывных аэродинамических возмущений и колеблющимися ударными волнами, они вызывают сходную вибрационную реакцию конструкции.
