ВЛИЯНИЕ ОТКЛОНЕНИЯ КОНСОЛЕЙ НА КАНАЛ

При отклонении консолей в одном направлении на канале будет создаваться периодическая сила. Так как в реальных устройствах всегда есть допуска на угол установки консолей, то данная сила будет иметь место. В этом подразделе приведена ее оценка по результатам расчетов. При внешнем обтекании крыла, установленного на корпусе ракеты, вводится понятие коэффициента интерференции [1] – отношение подъемной силы, реализуемой на корпусе из-за скоса потока от крыла на корпус, к силе, созданной на крыле. Данное понятие может быть распространено и на рассматриваемую задачу.

На рис.4.21 приведен коэффициент интерференции в зависимости от длины цилиндрического канала (в радиусах канала) при различных числах Маха М = 2, 3, 4 и 6. Размеры консоли: хорда b = 0.5R, размах одной консоли a = 0.5R. Передняя кромка консоли расположена в сечении X = 0.

Максимальная сила, создаваемая на стенках канала, в два и более раз превышает силу, создаваемую на консолях. Коэффициент интерференции возрастает с увеличением числа Маха. После образования максимального воздействия суммарная сила, действующая на канал, уменьшается практически до 0, а затем опять растет. Сила по длине канала имеет выраженный периодический характер. Длина канала, на котором сила возрастает до максимума, а затем уменьшается до минимума, увеличивается с числом Маха и составляет от 6 радиусов канала при М = 2 до 20 радиусов канала при М = 6.

На рис.4.22 представлено значение производной по продольной координате. Данная величина с соответствующим коэффициентом характеризует распределение поперечной силы на канал. На половине длины волны сила действует в одном направлении, а на другой половине – в другом.

Рис.4.21

Рис.4.22

В реализуемом течении присутствует несколько длин: поперечный размер канала – радиус или диаметр, а также размеры хорды и размаха крыла. Длина волны в основном должна определяться радиусом канала и числом Маха. Но при сопоставимом значении размеров крыла появляются дополнительные частоты в колебаниях. На рис.4.23 и 4.24 приведены коэффициенты k и при изменении размера хорды крыла b = 0.5; 1.0; 2.0 и 4.0 при М = 3. С ростом b длина первой волны увеличивается и более того в узле суммарная сила не равна 0.

Рис.4.23

Рис.4.24

На рис.4.25 и 4.26. показано влияние размаха консоли на интерференцию крыла и корпуса. Приведен результат расчета при размахе одной консоли относительно радиуса канала: а = 0.25; 0.50 и 0.75 (при b = 0.5 и М = 3). Размах консоли заметно влияет на форму воздействия, но не изменяет длину волны.

Приведем картины распределения давления на поверхности канала. На рис.4.27 - 4.29 изображены изолинии давления соответственно на цилиндрическом канале, с переходом от конического к цилиндрическому и на коническом. Во всех случаях имеется 3-консольный блок оперения, развернутый для создания момента крена. Давление на поверхности канала существенно зависит от параметров потока в начальном сечении и от его геометрии.

На рис.4.30 приведено течение в случае, изображенном на рис.4.28, но рассчитанное на расстояние в 2 раза большее. Видно, что на канале периодически образуются перемычки: первая соответствует месту окончания роста поперечной силы, а вторая - окончанию создания обратной силы. Расстояние в две перемычки соответствуют периоду (см. рис.4.21).

Рис.4.25

Рис.4.26

Рис.4.27

Рис.4.28

Рис.4.29

Рис.4.30

На рис.4.31 - 4.33 представлено течение с 6-ю консолями из возможных 12. В этом случае образуется подобие решетки поверхностей. Рисунки отличаются поворотом контейнера относительно оси. Генерируемые каждой консолью волны в следе взаимодействуют между собой, что приводит к образованию волн давления на поверхности канала. Примечательно, что крайние волны (создаваемые крайними консолями) остаются целыми.

Рис.4.31

Рис.4.32

Рис.4.33