МОМЕНТ КРЕНА БЛОКА ЛОПАСТЕЙ

Представляет интерес возможный момент по крену, создаваемый блоком лопастей. Приведем результаты расчетов момента крена в зависимости от размера бортовой хорды и количества лопастей, установленных внутри цилиндрического канала.

На рис.4.44 приведен цилиндрический канал длиной 4.0 радиуса канала с установленными внутри тремя прямоугольными лопастями с размером хорды 1.0 и размахом 0.5. Там же приведены индуцированные лопастями волны давления (волна сжатия и волна разрежения) при установке их под углом 1 градус в потоке с числом Маха М=3. При установке лопастей под одним углом на блок лопастей действует момент по крену, который может быть использован, например, для закрутки ракеты в контейнере. Представляет интерес оценка возможных размеров хорды, количества лопастей и момента по крену, создаваемого таким устройством. Проведены расчеты течения в цилиндрическом канале с количеством лопастей N=2, 3, 4, 6, 12 и увеличении размера бортовой хорды b до 4 радиусов канала.

Рис.4.44

Результаты расчетов момента крена в зависимости от b представлены на рис.4.45. В качестве характерной площади - площадь поперечного сечения канала; размера - радиус канала, скоростного напора - скоростной напор потока в канале в начальном сечении перед блоком лопастей. При малой величине хорды с увеличением b момент крена m_x растет линейно, однако с некоторого значения b рост m_x не только замедляется, но и уменьшается. Это объясняется интерференцией лопастей между собой. На рис.4.46, 4.47 приведено распределение давления на поверхности канала при N=12, b=1 и 2, соответственно. Течение направлено слева направо. Лопасти визуализируются горизонтальными линиями резкого изменения давления - перепад давления обусловлен разностью давлений на наветренной и подветренной стороне. На длине хорды до x»1.2 образуется перепад давления одного направления, а далее другого. Изменение направления обусловлено влиянием волн давления от соседних лопастей. Интерференция ограничивает размер хорды лопасти. При увеличении количества лопастей N, возможный размер хорды b лопасти уменьшается.

Рис.4.45

Рис.4.46

Рис.4.47

В канале переменного сечения лопасти попадают в неоднородный поток, что необходимо учитывать. На рис.4.48 приведено распределение давления в цилиндрическом канале за соплом с углом полураствора 8^о при установке 4 лопастей.

Рис.4.48

При переходе от конуса к цилиндрической части около стенки канала образуется волна сжатия и лопасти попадают в поток с большим скоростным напором. На рис.4.45 пунктирной линией приведена полученная оценка коэффициента момента крена - значение m_x увеличивается на 10%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный метод моделирования течения около ракетной конфигурации в виде осесимметричного корпуса с набором лопастей в виде тонких пластин, основан на построении многоблочной осесимметричной сетки с расположением лопастей на границах между однотипными областями. Даееый метод позволяет моделировать течение без явного выделения ударных волн. Граничные условия на лопастях линеаризуются, что позволяет учесть форму профиля, поворот лопастей и вращение по крену. Результаты тестовых расчетов течений около круговых конусов показали хорошее соответствие с известными данными.

Приведенные в книге результаты расчетов показывают влияние основных факторов на аэродинамические свойства элементов планера и планера в целом. Получена оценка аэродинамических коэффициентов конусов и параметров течения около них. Метод может быть использован для оценки аэродинамических характеристик рассматриваемых конфигураций на сверхзвуковых скоростях.

Рассмотренный метод адаптирован для расчета внутренних сверхзвуковых течений в осесимметричном канале. Получена оценка аэродинамических характеристик лопастей, расположенных внутри канала. Показано, что при отклонении лопастей на стенках канала образуется периодическая сила с изменением направления её действия. Получена оценка момента крена блока лопастей.

Предложенный метод моделирования течений может быть полезен специалистам, работающим области вооружения и военной техники.