Туннель с переменной плотностью

редактировать

Туннель с переменной плотностью
Туннель переменной плотности в Исследовательском центре Лэнгли с приводным двигателем r (слева), трубопровод компрессора (спереди) и оператор (справа).
Акроним	VDT
Другие названия	Аэродинамическая труба № 2
Использует	Измерение аэродинамических качеств аэродинамических характеристик
Известные эксперименты	«Технический отчет NACA 460: Характеристики 78 связанных сечений аэродинамического профиля по результатам испытаний в аэродинамической трубе переменной плотности»
Inventor	Макс Манк
Производитель	Судостроительная компания Ньюпорт-Ньюс
Материал	Сталь, дерево
Компоненты	Стальной кожух высокого давления, воздушный компрессор, приводной двигатель, раздел внутренних испытаний
Сопутствующие товары	NACA, Исследовательский центр Лэнгли

Туннель с переменной плотностью (VDT) был второй аэродинамической трубой в Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA ) Исследовательский центр Лэнгли. Предложенная немецким аэрокосмическим инженером Максом Мунком в мае 1921 года, это была первая в мире аэродинамическая труба переменной плотности, которая позволила проводить более точные испытания мелкомасштабных моделей, чем можно было бы получить с помощью атмосферные аэродинамические трубы. Он активно использовался в качестве аэродинамической трубы с 1923 года до его вывода из эксплуатации в 1940-х годах. Историк исследовательского центра Лэнгли Джеймс Р. Хансен писал, что VDT обеспечил результаты, превосходящие результаты использовавшихся в то время атмосферных аэродинамических труб, и был ответственен за создание NACA, предшественника НАСА, «мировой лидер в области аэродинамических исследований». Сейчас он выставлен на территории Лэнгли, недалеко от старого конференц-центра Рейда, и является национальной исторической достопримечательностью.

Содержание

1 Техническое назначение
2 История
- 2.1 Происхождение
- 2.2 Исследования использование
- 2.3 Статус национального исторического памятника
3 См. также
4 Ссылки
5 Внешние ссылки

Техническое назначение

Для точного измерения аэродинамики масштабных моделей, плотность воздуха, используемого в аэродинамической трубе , также должна быть масштабирована для воспроизведения реальных условий, которые могут повлиять на полномасштабный самолет.

Число Рейнольдса представляет собой количественную оценку сложного поведения динамических жидкостей и рассчитывается как отношение сил инерции к силам вязкости в потоке. Число Рейнольдса определяется как

R e = ρ v L μ = v L ν {\ displaystyle \ mathrm {Re} = {\ frac {\ rho vL} {\ mu}} = {\ frac {vL} { \ nu}}}

{\ displaystyle \ mathrm {Re} = {\ frac {\ rho vL} {\ mu}} = {\ frac {vL} {\ nu}}}

где:

$ρ {\ displaystyle \ rho}$ $\ rho$ - плотность жидкости (единицы СИ : кг / m)
$v {\ displaystyle v}$ $v$ - скорость жидкости относительно объекта (м / с)
$L {\ displaystyle L}$ $L$ - это характеристический линейный размер (м)
$μ {\ displaystyle \ mu}$ $\ mu$ - динамическая вязкость жидкости (Па · с или Н · с / м или кг / м · с)
$ν {\ displaystyle \ nu}$ $\ nu$ - кинематическая вязкость жидкости (м / с).

Аэродинамические трубы, которые использовались до создания VDT, могли работать только при нормальном атмосферном давлении. В результате масштабные модели в ранних аэродинамических трубах встречались с воздухом с числами Рейнольдса, которые были отклонены на коэффициент, обратный масштабу модели (то есть модель 1:10 была бы неправильной в 10 раз). Без правильного масштабирования числа Рейнольдса воздух, протекающий над масштабной моделью, будет реагировать на полномасштабный самолет совсем иначе, чем на аэродинамическую трубу. Если полномасштабный аэродинамический профиль должен быть смоделирован в аэродинамической трубе с помощью мелкомасштабной модели, число Рейнольдса может быть согласовано только путем увеличения скорости или его плотности или путем уменьшения его вязкости. Туннель переменной плотности был спроектирован и построен для работы под давлением; решение этой проблемы путем увеличения плотности воздуха до увеличения числа Рейнольдса. Впоследствии VDT смог обеспечить более точные измерения аэродинамических характеристик, поскольку он смог точно воспроизвести реакцию воздуха в полном масштабе.

История

Источник

В В 1920 году Национальный консультативный комитет по аэронавтике пригласил Макса Мунка, немецкого аэрокосмического инженера и ученика Людвига Прандтля в Геттингенском университете, работать на них в Америке. После окончания Первой мировой войны Мунку потребовалось два президентских указа для работы в NACA, и, как сообщается, ему было трудно приспособиться к организационной структуре NACA, которая не была так строго определена, как в Германии. Тем не менее, в том же году он предложил свой революционный дизайн туннеля переменной плотности.

Резервуар тоннеля переменной плотности, прибывший в 1922 году

Большой стальной резервуар высокого давления VDT был разработан с рабочим давлением до 20 атмосфер. и был построен судостроительной компанией Ньюпорт-Ньюс и компанией сухих доков в Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния. Резервуар имел длину 34,5 футов (10,5 м) и диаметр 15 футов (4,6 м). Стенка резервуара имела толщину 2 ⁄ 56 8 50 дюймов (54 мм). Для танка требовалось 85 тонн (77,3 тонны) стали. Испытательная секция имела диаметр 5 футов (1,5 м), что соответствовало существующей аэродинамической трубе NACA № 1, которая представляла собой туннель открытого цикла, работающий при атмосферном давлении. Аэродинамическая труба переменной плотности имела замкнутую конструкцию с кольцевым обратным потоком для минимизации объема резервуара. Вентилятор, приводимый в действие двигателем мощностью 250 л.с., может развивать скорость воздуха до 51 мили в час (82 км / ч).

Чертеж в разрезе оригинальной испытательной секции с закрытым горлом (вверху) и отказавшего, после пожара, открытая испытательная секция 1927 года (внизу).

Во время пожара в 1927 году внутренняя деревянная испытательная секция VDT была разрушена и была перестроена с открытой конструкцией, прежде чем из-за сложностей потребовалось, чтобы она была снова восстановлена закрытой -горловой дизайн. VDT вновь поступил на вооружение в 1930 году и продолжал помогать персоналу Лэнгли в измерении аэродинамических качеств аэродинамических поверхностей, пока в 1940-х годах он не был признан устаревшим и преобразован в резервуар высокого давления для других аэродинамических труб. VDT был выведен из эксплуатации в 1978 году и был объявлен национальным историческим памятником в 1985 году из-за его исторического влияния, положившего начало космическому полету.

Использование в исследованиях

профилей NACA (от NACA 0006 до NACA 6721.) использовался в техническом отчете NACA 460.

Туннель использовался для исследований более 20 лет, вплоть до 1940-х годов. VDT в основном использовался для испытаний аэродинамических поверхностей, поскольку конструкция крыла была наиболее актуальной проблемой в ранней авиации. Примечательно, что VDT предоставил данные для 78 классических форм профиля, которые были опубликованы в 1933 году в «Характеристики 78 связанных сечений профиля по результатам испытаний в аэродинамической трубе переменной плотности», Технический отчет NACA 460. Эти данные были использованы при проектировании американского Второй мировой войны самолеты, такие как Douglas DC-3, Boeing B-17 Flying Fortress и Lockheed P-38 Lightning. Кроме того, VDT участвовал в тестировании конструкций с тонкими и низкими аэродинамическими профилями, которые использовались при разработке P-51 Mustang, и уменьшили лобовое сопротивление почти на две трети.

Статус национального исторического памятника

3 октября 1985 года Служба национальных парков США признала туннель переменной плотности национальным историческим памятником. В номинации упоминалось, что VDT ответственен за создание «NACA как технически компетентной исследовательской организации... [омолаживающих] американских аэродинамических исследований, которые со временем привели к созданию лучших самолетов в мире». Здание, в котором он изначально располагался, было снесено в 2014 году; теперь танк выставлен на территории Лэнгли.

Историческое место США

Важные даты

Туннель переменной плотности
США Национальный регистр исторических мест
США Национальный исторический памятник
Реестр достопримечательностей Вирджинии

Фотография туннеля переменной плотности, 1929 год, Истман Джейкобс крайний слева.
Местоположение	Хэмптон, Вирджиния
Координаты	37 ° 4'43 "N, 76 ° 20'39" W / 37,07861 ° N, 76,34417 ° W / 37,07861; -76.34417 Координаты : 37 ° 4'43 ″ N 76 ° 20'39 ″ W / 37,07861 ° N 76,34417 ° W / 37,07861; -76.34417
Построен	1921-1923
Architect	Max Munk
Ссылка NRHP No.	85002795
VLR No.	114-0143
Добавлены в NRHP	3 октября 1985 г.
Указаны НХЛ	3 октября 1985 г.
Указаны VLR	18 февраля 1986 г.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы, связанные с туннелем переменной плотности Исследовательского центра Лэнгли.