Сверхзвуковая аэродинамическая труба

Инженеры проверяют модель самолета перед испытательным запуском в сверхзвуковой аэродинамической трубе в Льюисской летной двигательной лаборатории. Шлирен-фотография часто используется для получения изображений газового потока и ударных волн в сверхзвуковых аэродинамических трубах. Здесь поток со скоростью 4 Маха над зондом Пито наблюдается шлиреновой оптикой в сверхзвуковой аэродинамической трубе штата Пенсильвания. Направление потока слева направо.

Сверхзвуковая аэродинамическая труба является аэродинамическая труба, которая производит сверхзвуковые скорости (1.2 lt; М lt;5) число Маха и течения определяются с помощью сопла геометрии. Число Рейнольдса варьируется путем изменения уровня плотности (давления в отстойной камере). Следовательно, требуется высокая степень перепада давлений (для сверхзвукового режима при М = 4 это отношение порядка 10). Кроме того, может произойти конденсация влаги или даже сжижение газа, если статическая температура станет достаточно низкой. Это означает, что для сверхзвуковой аэродинамической трубы 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.

• 1 Ограничения на сверхзвуковую туннельную работу
  • 1.1 Минимально необходимая степень сжатия
  • 1.2 Температурные эффекты: конденсация
• 2 Требования к питанию
• 3 Дальнейшее чтение
• 4 См. Также
• 5 Внешние ссылки

Минимально необходимая степень сжатия

Оптимистическая оценка: Соотношение давлений - отношение общего давления к нормальному скачку давления при M в испытательной секции: ${\ displaystyle \ leq}$

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

Примеры:

Температурные эффекты: конденсация

Температура в тестовой секции:

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

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

Диапазон скоростей ограничен пластовой температурой.

Мощность, необходимая для работы 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 называются аэродинамическими трубами прерывистой сверхзвуковой продувки (схематическое изображение которых приведено ниже). Другой способ достижения огромной выходной мощности - использование вакуумного накопительного бака. Эти туннели называются впускными сверхзвуковыми аэродинамическими трубами и используются редко, поскольку 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 отключение испытательной секции (в связи с поддержанием как минимум минимального перепада давлений)
• достаточное количество сухого воздуха
• эффекты интерференции стен из-за отражения ударной волны и (иногда) засора
• 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.

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

• Низкоскоростная аэродинамическая труба
• Высокоскоростная аэродинамическая труба
• Гиперзвуковая аэродинамическая труба
• Трубка Людвига
• Ударная трубка

• Демонстрация испытания в сверхзвуковой аэродинамической трубе (2,5 Маха) с плоской пластиной и клином, создающим наклонную ударную волну (видео)