avia.wikisort.org - Конструкция

Аэродинами́ческая труба́ — техническое устройство, предназначенное для моделирования воздействия среды на движущиеся в ней тела. Применение труб в аэродинамике базируется на принципе обратимости движений и теории подобия физических явлений. Объектами испытаний в аэродинамических трубах являются модели натурных летательных аппаратов или их элементов (геометрически подобные, упруго подобные, термически подобные и т. д.), натурные объекты или их элементы, образцы материалов (унос материалов, каталитичность поверхности и т. д.).

Аэродинамическая труба состоит из одного или нескольких вентиляторов (или других устройств нагнетания воздуха), которые нагнетают воздух в трубу, где находится модель исследуемого тела, тем самым создаётся эффект движения тела в воздухе с большой скоростью (принцип обращения движения).

Аэродинамические трубы классифицируют по диапазону возможных скоростей потока (дозвуковые, трансзвуковые, сверхзвуковые, гиперзвуковые), размеру и типу рабочей части (открытая, закрытая), а также поджатию — соотношению площадей поперечных сечений сопла трубы и форкамеры. Также существуют отдельные группы аэродинамических труб:

• Высокотемпературные — дополнительно позволяют изучать влияние больших температур и связанных с ними явлений диссоциации и ионизации газов.
• Высотные — для исследования обтекания моделей разреженным газом (имитация полёта на большой высоте).
• Аэроакустические — для исследования влияния акустических полей на прочность конструкции, работу приборов и т. п.

Исследование характеристик надводных и подводных частей корпуса судов приходится выполнять с использованием дублированных моделей, что позволяет удовлетворить условию непротекания по поверхности раздела сред. В качестве альтернативы возможно использование специального экрана, имитирующего поверхность воды.

Центральный аэродинамический институт имеет 60 различных аэродинамических труб для скоростей от 10 м/с до M=25, некоторые из них (СМГДУ с магнитогидродинамическим разгоном до 8000 м/с, УСГД с давлением торможения 5000 атм) уникальны[1].

«Типовые» эксперименты

Измерение давлений по поверхности тела

Для исследования необходимо изготовить дренированную модель тела — в поверхности модели выполняются отверстия, которые соединяются шлангами с манометрами.

В гидромеханике доказано, что давление без изменений передается поперек пограничного слоя, что позволяет рассчитать сопротивление давления тела по результатам измерения давлений.

Измерение сил и моментов, действующих на тело

Для исследования необходимо подвесить модель на многокомпонентном динамометре (аэродинамические весы) либо на системе растяжек, позволяющей измерять натяжение каждой растяжки.

Пересчет сил и моментов, действующих на тело, осуществляется в соответствии с критерием подобия Рейнольдса.

Визуализация течений

Для решения этой задачи используют шерстяные нити (шелковинки), наклеенные на поверхность модели либо закрепленные на проволочной сетке. Возможна постановка эксперимента с подачей цветного дыма в характерные зоны потока, но продолжительность такого эксперимента (в трубах с повторной циркуляцией воздуха), как правило, весьма мала вследствие общего задымления всего аэродинамического тракта.

История

Первые в мире аэродинамические трубы были построены 1871 году членом Совета Королевского авиационного общества Великобритании Фрэнсисом Гербертом Уэнхемом (англ. Francis Herbert Wenham) и русским военным инженером В. А. Пашкевичем[2][3]. Уэнхем использовал свою аэродинамическую трубу для исследований несущих свойств крыла[4], тогда как труба Пашкевича предназначалась для определения аэродинамических характеристик артиллерийских снарядов[3].

В 1897 году К. Э. Циолковский построил прототип аэродинамической трубы собственной конструкции, использовав поток воздуха на выходе из центробежного вентилятора, и впервые в России применил этот агрегат для изучения эффектов, проявляющихся при обтекании твёрдых тел (самолётов, автомобилей, ракет) воздушным потоком.

Под руководством Н. Е. Жуковского при механическом кабинете Московского университета в 1902 году была сооружена аэродинамическая труба, в которой осевым вентилятором создавался воздушный поток со скоростью до 9 м/с.

Первая аэродинамическая труба разомкнутой схемы была создана Т. Стантоном в Национальной физической лаборатории в Лондоне в 1903 году., вторая — Н. Е. Жуковским в Москве в 1906 году.

Первая замкнутая аэродинамическая труба построена в 1909 году в Гёттингене Людвигом Прандтлем, вторая — в 1910 году Т. Стантоном.

Первая аэродинамическая труба со свободной струей в рабочей части была построена Гюставом Эйфелем в Париже на Марсовом поле в 1909 году.

Дальнейшее развитие шло преимущественно по пути увеличения их размеров и повышения скорости потока в рабочей части (где помещается модель).

В 1934 году в районе Берлина построена Большая аэродинамическая труба (Адлерсхоф) для аэродинамического моделирования. В трубе диаметром от 8,5 до 12 м размещались части самолётов и изучалось воздействие на них горизонтальных воздушных потоков. Особенностью данной аэродинамической трубы является бетонное сооружение «Zeiss-Dywidag» с толщиной стенок всего 8 сантиметров. В настоящее время сохраняется как памятник промышленной архитектуры в составе Аэродинамического парка.

Впервые человек взлетел в вертикальной аэродинамической трубе в 1964 году на авиабазе Райт-Патерсон  (англ.) (рус. в Огайо.

См. также

• Вертикальная аэродинамическая труба
• Исследования на баллистической трассе
• АДТ-128
• Ландшафтная аэродинамическая труба Крыловского государственного научного центра

Примечания

Литература

• Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
• Справочник по теории корабля. В трёх томах / Я.И. Войткунский. — Л.: Судостроение, 1987. — Т. 1.
• Физическая энциклопедия / А.М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 161—164. — 704 с. — 100 000 экз.

Ссылки

• Аэродинамическая труба // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
• Аэродинамическая труба в Физической энциклопедии
• https://web.archive.org/web/20081015142241/http://rnd.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006%2F01%2F11%2F194124
• Опыты с аэродинамической трубой на YouTube
• Первый полет в аэродинамической трубе в России на YouTube

В другом языковом разделе есть более полная статья Wind tunnel (англ.).

На других языках

---

[en] Wind tunnel

Wind tunnels are large tubes with air blowing through them which are used to replicate the interaction between air and an object flying through the air or moving along the ground. Researchers use wind tunnels to learn more about how an aircraft will fly. NASA uses wind tunnels to test scale models of aircraft and spacecraft. Some wind tunnels are large enough to contain full-size versions of vehicles. The wind tunnel moves air around an object, making it seem as if the object is flying.

---

- [ru] Аэродинамическая труба

---

---