Сверхзвуковая аэродинамическая труба - Supersonic wind tunnel

Инженеры проверяют модель самолета перед испытательным запуском в сверхзвуковой аэродинамической трубе на Лаборатория летных двигателей им. Льюиса.

Шлирен фотография часто используется для получения изображений потока газа и ударных волн в сверхзвуковых аэродинамических трубах. Здесь течение 4 Маха над зондом Пито наблюдается шлиреновой оптикой в Penn State Сверхзвуковая аэродинамическая труба. Направление потока слева направо.

А сверхзвуковая аэродинамическая труба это аэродинамическая труба что производит сверхзвуковой скорости (1,2 <M<5) Число Маха и расход определяются сопло геометрия. В Число Рейнольдса варьируется изменением уровня плотности (давления в отстойнике). Следовательно, требуется высокая степень перепада давлений (для сверхзвукового режима при М = 4 это отношение порядка 10). Кроме того, конденсация влаги или даже сжижение газа может произойти, если статическая температура станет достаточно низкой. Это означает, что в сверхзвуковой аэродинамической трубе обычно требуется установка для сушки или предварительного нагрева. Сверхзвуковая аэродинамическая труба требует большой мощности, поэтому большинство из них предназначены для прерывистой, а не непрерывной работы.

Ограничения для сверхзвуковой туннельной эксплуатации

Минимально необходимая степень сжатия

Оптимистическая оценка: коэффициент давления ${displaystyle leq}$ коэффициент полного давления по сравнению с нормальным скачком уплотнения при M в испытательной секции:

${displaystyle {frac {P_ {t}} {P_ {amb}}} leq left ({frac {P_ {t_ {1}}} {P_ {t_ {2}}}} ight) _ {M_ {1} = M_ {m}}}$

Примеры:

Температурные эффекты: конденсация

Температура в тестовой секции:

${displaystyle {frac {T_ {m}} {T_ {t}}} = left (1+ {frac {gamma -1} {2}} M_ {m} ^ {2} ight) ^ {- 1}}$

с ${displaystyle T_ {t}}$ = 330 К: ${displaystyle T_ {m}}$ = 70 К при ${displaystyle M_ {m}}$ = 4

Диапазон скоростей ограничен пластовой температурой.

Требования к питанию

Мощность, необходимая для запуска сверхзвуковой аэродинамической трубы, огромна, порядка 50 МВт на квадратный метр площади поперечного сечения испытательного сечения. По этой причине большинство аэродинамических труб работают с перерывами, используя энергию, хранящуюся в резервуарах высокого давления. Эти аэродинамические трубы также называют аэродинамическими трубами прерывистой сверхзвуковой продувки (схематическое изображение которых приведено ниже). Другой способ достижения огромной выходной мощности - использование вакуумного накопителя. Эти туннели называются впускными сверхзвуковыми аэродинамическими трубами и используются редко, потому что они ограничены низкими числами Рейнольдса. Некоторые крупные страны построили большие сверхзвуковые туннели, которые работают непрерывно; один показан на фото. К другим проблемам при эксплуатации сверхзвуковой аэродинамической трубы относятся:

запуск и отключить испытательного участка (связанного с поддержанием как минимум минимального перепада давлений)
достаточное количество сухого воздуха
эффекты интерференции стен из-за отражения ударной волны и (иногда) блокировки
высококачественные инструменты, способные выполнять быстрые измерения благодаря короткому времени работы в туннелях с прерывистым режимом работы

Туннели, такие как Трубка Людвига имеют короткое время тестирования (обычно менее одной секунды), относительно высокое число Рейнольдса и низкие требования к мощности.

дальнейшее чтение

Папа, А .; Гоин, К. (1978). Испытания в высокоскоростной аэродинамической трубе. Кригер. ISBN 0-88275-727-X.

Смотрите также

внешняя ссылка

Демонстрация испытания в сверхзвуковой аэродинамической трубе (2,5 Маха) с плоской пластиной и клином, создающим наклонный удар (видео)