Гиперзвуковая аэродинамическая труба - Hypersonic wind tunnel

НАСА Лэнгли Комплекс гиперзвуковых средств, 1969 г.

А гиперзвуковая аэродинамическая труба предназначен для создания гиперзвуковой поле потока в рабочей секции, тем самым моделируя типичные особенности потока для этого режима потока, включая скачки уплотнения и ярко выраженные эффекты пограничного слоя, энтропийный слой и зоны вязкого взаимодействия и, что наиболее важно, высокие общие температуры потока. Скорость этих туннелей варьируется от Мах 5–15. Потребляемая мощность аэродинамической трубы увеличивается с увеличением поперечного сечения, плотности потока и прямо пропорциональна третьей степени испытательной скорости. Следовательно, установка непрерывной аэродинамической трубы с замкнутым контуром остается дорогостоящим делом. Первая непрерывная аэродинамическая труба со скоростью 7-10 Маха с испытательным участком 1х1 м была запланирована в Кохель-ам-Зее, Германия, во время Второй мировой войны.[1] и, наконец, введен в эксплуатацию как «Туннель А» в конце 1950-х годов на AEDC Таллахома, Теннесси, США на установленную мощность 57 МВт. Принимая во внимание эти высокие требования к оборудованию, также проектируются и устанавливаются периодические экспериментальные установки, такие как аэродинамические трубы с продувкой, для моделирования гиперзвукового потока. Гиперзвуковая аэродинамическая труба содержит в направлении потока основные компоненты: устройства нагревателя / охладителя, осушитель, сужающееся / расширяющееся сопло, испытательную секцию, второе горловину и диффузор. В аэродинамической трубе с продувкой имеется резервуар низкого вакуума в задней части, в то время как в аэродинамической трубе непрерывного действия с замкнутым контуром взамен устанавливается компрессор высокой мощности. Поскольку температура падает с расширяющимся потоком, воздух внутри испытательной секции имеет шанс стать сжиженный. По этой причине предварительный нагрев особенно важен (сопло может потребовать охлаждения).

Технологические проблемы

При проектировании и строительстве сверхскоростной аэродинамической трубы существует несколько технологических проблем:

  • подача высоких температур и давлений на время, достаточное для выполнения измерения
  • воспроизведение условий равновесия
  • структурные повреждения, вызванные перегревом
  • быстрая аппаратура
  • требования к мощности для запуска туннеля

Для моделирования потока со скоростью 5,5 км / с на высоте 45 км потребуется температура в туннеле до 9000 K, а давление 3 ГПа (видеть обсуждение).

Аэродинамическая труба Hot Shot

Одна из форм HWT известна как Gun Tunnel или туннель горячего выстрела (до M= 27), который может быть использован для анализа потоков мимо баллистических ракет, космических аппаратов при входе в атмосферу, а также для анализа физики плазмы или теплопередачи при высоких температурах. Он работает с перерывами, но имеет очень низкое время работы (менее секунды). Метод работы основан на высокой температуре и сжатом газе (воздух или азот), производимом в дуговой камере, и почти полном вакууме в дуговой камере. оставшаяся часть туннеля. Дуговая камера может достигать нескольких МПа, а давление в вакуумной камере может достигать 0,1 Па. Это означает, что коэффициенты давления в этих туннелях составляют порядка 10 миллионов. Также температура горячего газа составляет до 5000 К. Дугогасительная камера установлена ​​в стволе пушки. Газ высокого давления отделяется от вакуума диафрагмой.

Перед началом пробного пуска через мембрану отделяется сжатый воздух от казенной части ствола пистолета. Для разрыва мембраны используется винтовка (или что-то подобное). Сжатый воздух врывается в казенную часть ствола орудия, заставляя небольшой снаряд быстро ускоряться вниз по стволу. Несмотря на то что снаряд не может покинуть ствол, воздух перед снарядом выходит с гиперзвуковой скоростью в рабочую секцию. Естественно, продолжительность теста чрезвычайно мала, поэтому для получения любых значимых данных требуется высокоскоростное оборудование.

Гиперзвуковая аэродинамическая труба в Индии

ISRO ввела в эксплуатацию два основных объекта - гиперзвуковой аэродинамический туннель и ударный туннель - в космическом центре Викрам Сарабхай в рамках своих постоянных и согласованных усилий по минимизации затрат на доступ в космос. Председатель ISRO А. С. Киран Кумар сказал, что ввод в эксплуатацию таких объектов предоставит адекватные данные для проектирования и разработки нынешних и будущих космических транспортных систем в Индии.[нужна цитата ]

МЭРИ, Гиперзвуковая аэродинамическая труба в Орлеане, ФРАНЦИЯ

Фото аэродинамической трубы MARHy

В MARHy Гиперзвуковая аэродинамическая труба низкой плотности, расположенный в ICARE[2] Лаборатория в Орлеане, Франция, - это исследовательский центр, широко используемый для фундаментальных и прикладных исследований гидродинамических явлений в разреженных сжимаемых потоках, применяемых в космических исследованиях (обратитесь к Вивиане Лаго: главе группы Fast, [email protected] ). Его название является аббревиатурой от Mах Аадаптируемый ратеизированный Hypersonic, и под этим названием аэродинамическая труба зарегистрирована на европейском портале MERIL.

Смотрите также

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ Эккардт, Дитрих: "Гиперзвуковая аэродинамическая труба 1x1 м Кохель / Таллахома 1940-1960", CEAS Space Journal, март 2015 г., Vol. 7, Issue 1, pp. 23-36
  2. ^ Лаборатория ICARE, CNRS, Орлеан