![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проводимые в рамках проекта теоретические и экспериментальные исследования позволят получить фундаментальные результаты для создания перспективных способов снижения аэродинамического сопротивления летательных аппаратов за счѐт применения новых принципов активного управления, основанного на изучении развития отрывных течений, возникающих в их окрестности, и возможностью получения необходимых эффектов путѐм использования теплоподвода, тепломассоподвода и горения. Ожидаемые результаты в области аэромеханики и физики горения будут способствовать выяснению процессов, происходящих в донной области тела вращения. Основное внимание будет уделено экспериментальному и теоретическому исследованию совместного воздействия на течение перед донным срезом и в донной области тела вращения, обтекаемого до-, сверх-, и гиперзвуковым потоком, тепломассоподвода за счет горения перспективных гетерогенных пиротехнических составов (ПС), новых типов безгазовых ПС и высокоэнергетических композитов (пылевая плазма).
Предлагается новый способ организации горения в донных тепловых генераторах (ДТГ), когда за счѐт теплоподвода от нагретой боковой поверхности вблизи донного среза возникает отрыв пограничного слоя и образуется единая с донной рециркуляционной зоной отрывная область. При реализации в ней горения высококалорийных гетерогенных пиротехнических составов (ПС) и разогрева боковой поверхности за счет безгазовых ПС давление в донной области увеличивается на 20-40% выше давления внешнего потока, что приведѐт к возникновению донной тяги. Изучается возможность управления донным сопротивлением и обеспечения устойчивости обтекания тела вращения за счет использования перфорированных и неперфорированных стабилизирующих устройств при различных скоростях потока и углах атаки. На основе полученных результатов: –– выявлен механизм взаимосвязи физико-химических и газодинамических процессов, определяющих структуру и развитие течения в донной области и вблизи поверхности тел при их движении со сверх- и гиперзвуковой скоростью; –– изучена эффективность совместного использования теплоподвода и тепломассоподвода в донную область тела вращения с целью уменьшения их аэродинамического сопротивления; –– исследовано влияние на донное сопротивление формы стабилизирующих устройств при оптимальном конструктивном исполнении перфорации, при различных скоростях потока и углах атаки; –– создаются численные и интегральные методы расчета таких газодинамических течений. Полученные результаты исследований позволяют выбрать наиболее эффективные и оптимальные конструктивные схемы ДТГ и стабилизирующих устройств.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Отрывные течения за телами вращения при наличии теплоподвода, тепломассоподвода и горения |
Результаты этапа: В соответствии с поставленными в проекте задачами в 2015 г. получены следующие результаты: - разработаны, спроектированы, изготовлены и подготовлены для аэродинамического эксперимента модели донного теплового генератора (ДТГ) с одновременным подводом тепла, как на боковую поверхность, так и в донную область тела вращения с целью исследовать структуру и параметры течения перед донным срезом и в донной области при числе Маха М = 3 и 6; - разработаны, спроектированы, изготовлены и подготовлены для аэродинамического эксперимента модели ДТГ с магнитами-кольцами, расположенными на торце модели; - отработаны в стендовых условиях источники тепломассоподвода нового поколения: гетерогенные, безгазовые пиротехнические составы и высокоэнергетические композиты; даны рекомендации по корректировке необходимых параметров для успешного проведения экспериментальных исследований, соответствующих поставленным задачам проекта; для обеспечения эффективной работы ДТГ предлагается использовать три типа пиротехнических составов, содержащих оптимальное количество магния в зависимости от участка траектории полета тела вращения, имеющих на начальном участке линейную скорость горения 6 мм/сек, на среднем 3,5 мм/сек, на конечном - 1,4 мм/сек; предлагаемые композиции составов обеспечивают работу ДТГ в течение ~ 65 сек с относительным массовым расходом от 0,3 до 0,4%; - проведены тестовые испытания разработанных конструкций ДТГ при числе Маха М=3 и 6; - по результатам проведенных экспериментальных исследований выявлен механизм взаимосвязи физико-химических и газодинамических процессов, определяющих развитие течения на боковой поверхности, перед донным срезом и в донной области тела вращения при их движении со сверхзвуковой скоростью. | ||
2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Отрывные течения за телами вращения при наличии теплоподвода, тепломассоподвода и горения |
Результаты этапа: При выполнении этапа 2 основное внимание уделено экспериментальному исследованию воздействия на течение перед донным срезом и в донной области тела вращения тепломассоподвода за счет пылевой плазмы, полученной при горении высокоэнергетических композитов. В соответствии с поставленными в проекте задачами в 2016 г. получены следующие результаты: - разработаны, подготовлены для аэродинамического эксперимента модели донного теплового генератора (ДТГ) с одновременным подводом тепла, как на боковую поверхность, так и в донную область тела вращения с целью исследовать структуру и параметры течения перед донным срезом и в донной области; - исследования усовершенствованной модели ДТГ с отделяющимся дном в виде параболоида (цилиндр, торцевая поверхность которого выполнена в виде параболоида, рассчитанной по формуле у=0,86х2) и с образцами оксидно-металлического порошкового композита на основе окиси ниобия, проведены на аэродинамической установке А-3 при числе Маха M1 = 3; - показано, что при горении композита образующаяся пылевая плазма занимает все донное пространство, выходя из области, ограниченной линиями стекания и приводит к реализации течения, когда зона отрыва объединяется с зоной рециркуляции в донной области; - установлено, что донное давление составляет 29,3% от статического давления набегающего потока и существуют резервы увеличения донного давления за счет дальнейшего совершенствования газодинамической схемы ДТГ. | ||
3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Отрывные течения за телами вращения при наличии теплоподвода, тепломассоподвода и горения |
Результаты этапа: Проведены экспериментальные исследования нетрадиционных конструктивных схем донных тепловых генераторов (ДТГ) с теплопомассопдводом к боковой поверхности и в донную область, оснащенных образцами оксидно-металлического порошкового композита на основе окиси ниобия, и отделяющимся дном (плоское либо параболоид) тела вращения. Экспериментальное исследование ДТГ с отделяющимся дном проведено при числе Маха М1=3. Дно тела вращения крепилось так, чтобы при выбросе пылевой плазмы дно отделялось и в момент отделения оно работало, как пластина во фронте пламени. Количество композита в проводимых экспериментах постоянно и составляло 2.5 г. Время генерации плазмы составляло 2.1сек. Исследовано влияние веса и времени нахождения отделяющегося дна в донной области на изменение величины донного давления. Дно в виде цилиндра (диаметром 39мм и толщиной 5мм) изготовлено либо из стали, либо дюралюминия. Очевидно, что чем тяжелее дно, тем более длительное время находится пылевая плазма в зоне рециркуляции донной области, и, следовательно, донное давление больше. Предложено использовать дно в виде параболоида, в фокусе которого размещается оксидно-металлический порошковый композит, генерирующий пылевую плазму. Отделяющееся дно представляет собой цилиндр, одна торцевая поверхность которого выполнена в виде параболоида, рассчитанного по формуле y= 0.86x2. Дно устанавливается в ДТГ на скользящей посадке. После выхода аэродинамической установки на стационарный режим инициировался композитный материал, генерирующий плазму. Результаты измерений показали, что донное давление в данном случае составляет ~ 29% от статического. В этом случае не было донной тяги из-за не плоскопараллельного отхода дна в виде параболоида от ДТГ: дно развернулось и поток плазмы не заполнил все донное пространство, т.е. не вышел из области, ограниченной линиями стекания. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".