Главное меню Значение аэродинамических труб в науке и технике Значение аэродинамических труб в науке и технике Значение аэродинамических труб в науке. - презентация

1

2 Главное меню Значение аэродинамических труб в науке и технике Значение аэродинамических труб в науке и технике Значение аэродинамических труб в науке и технике Значение аэродинамических труб в науке и технике Устройство аэродинамических труб Устройство аэродинамических труб Устройство аэродинамических труб Устройство аэродинамических труб Измерение подъёмной силы с помощью двучашечных весов Измерение подъёмной силы с помощью двучашечных весов Измерение подъёмной силы с помощью двучашечных весов Измерение подъёмной силы с помощью двучашечных весов Измерение силы лобового сопротивления с помощью двучашечных весов Измерение силы лобового сопротивления с помощью двучашечных весов Измерение силы лобового сопротивления с помощью двучашечных весов Измерение силы лобового сопротивления с помощью двучашечных весов Расчеты Все данные показанные EXCEL получены экспериментальным путём

3 Значение аэродинамических труб в науке и технике Работа летательных аппаратов, ветродвигателей, вентиляторов и других устройств, находящихся в потоке воздуха, теснейшим образом связана с аэродинамическими закономерностями. Эти закономерности позволяют объяснить работу, определить действующие силы и найти наивыгоднейшие формы самолетов, вертолетов и ракет с тем, чтобы при наименьшей затрате мощности двигателя они могли поднять в воздух наибольший груз и совершить полет быстрее, экономичнее и дальше. Работа летательных аппаратов, ветродвигателей, вентиляторов и других устройств, находящихся в потоке воздуха, теснейшим образом связана с аэродинамическими закономерностями. Эти закономерности позволяют объяснить работу, определить действующие силы и найти наивыгоднейшие формы самолетов, вертолетов и ракет с тем, чтобы при наименьшей затрате мощности двигателя они могли поднять в воздух наибольший груз и совершить полет быстрее, экономичнее и дальше. Часть аэродинамики, изучающая, движение тел в воздухе непосредственно опытным путем, называется экспериментальной (опытной) аэродинамикой. В экспериментальной аэродинамике изучение законов обтекания производится с помощью особой установки, называемой аэродинамической трубой, или с помощью летающих моделей. Часть аэродинамики, изучающая, движение тел в воздухе непосредственно опытным путем, называется экспериментальной (опытной) аэродинамикой. В экспериментальной аэродинамике изучение законов обтекания производится с помощью особой установки, называемой аэродинамической трубой, или с помощью летающих моделей. Впервые аэродинамическая труба была построена в России в 1897 г. знаменитым ученым К. Э. Циолковским и названа им «воздуходувкой». Позднее Н. Е. Жуковским были созданы аэродинамические трубы (лабора­тории) при МВТУ, сыгравшие большую роль в развитии русской авиации. В 1918г. при поддержке В. И. Ленина Н. Е. Жуковский с группой своих учеников создает ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт), являющийся мировым центром аэродинамических исследований. В настоящее время наша страна располагает большой сетью аэродинамических лабораторий как для практических, так и для учебных целей. Современное развитие самолетной и ракетной техники во многом обязано исследованиям, проводимым в аэродинамических трубах. Все вновь проектируемые самолеты, ракеты, вер­толеты перед тем, как быть построенными, обязательно проходят стадию тщательного исследования в аэродинамических трубах. Из этого ясно, с какими трудностями приходилось сталкиваться первым конструкторам самолетов до постройки аэродинамических труб. Аэродинамические трубы стали верными помощниками ученых и конструкторов. Впервые аэродинамическая труба была построена в России в 1897 г. знаменитым ученым К. Э. Циолковским и названа им «воздуходувкой». Позднее Н. Е. Жуковским были созданы аэродинамические трубы (лабора­тории) при МВТУ, сыгравшие большую роль в развитии русской авиации. В 1918г. при поддержке В. И. Ленина Н. Е. Жуковский с группой своих учеников создает ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт), являющийся мировым центром аэродинамических исследований. В настоящее время наша страна располагает большой сетью аэродинамических лабораторий как для практических, так и для учебных целей. Современное развитие самолетной и ракетной техники во многом обязано исследованиям, проводимым в аэродинамических трубах. Все вновь проектируемые самолеты, ракеты, вер­толеты перед тем, как быть построенными, обязательно проходят стадию тщательного исследования в аэродинамических трубах. Из этого ясно, с какими трудностями приходилось сталкиваться первым конструкторам самолетов до постройки аэродинамических труб. Аэродинамические трубы стали верными помощниками ученых и конструкторов. Для аэродинамических исследований изготовляют из дерева или металла в уменьшенном масштабе модель будущего самолета или другого аппарата и продувают ее в аэродинамической трубе, в которой используется принцип обратимости движения. В них движущийся поток воздуха набегает на неподвижно закрепленное тело. Для аэродинамических исследований изготовляют из дерева или металла в уменьшенном масштабе модель будущего самолета или другого аппарата и продувают ее в аэродинамической трубе, в которой используется принцип обратимости движения. В них движущийся поток воздуха набегает на неподвижно закрепленное тело. Практически исследовать обтекания на движущемся теле, например на крыле летящего самолета, в большинстве случаев затруднительно. Проще крыло закрепить неподвижно и на него направить поток воздуха. При этом картина обтекания не меняется и значения действующих аэродинамических сил как в том, так и в другом случае остаются одинаковыми. Для убедительности этого положения уместно провести аналогию с воздушным змеем. Чтобы змей держался в воздухе при отсутствии ветра, необходимо бежать с ним. При наличии же ветра можно спокойно стоять на месте, и змей будет также держаться в воздухе. Принцип, по которому все равно движется ли тело в неподвижной среде или, наоборот, среда движется относительно неподвижного тела, называется принципом обратимости. Практически исследовать обтекания на движущемся теле, например на крыле летящего самолета, в большинстве случаев затруднительно. Проще крыло закрепить неподвижно и на него направить поток воздуха. При этом картина обтекания не меняется и значения действующих аэродинамических сил как в том, так и в другом случае остаются одинаковыми. Для убедительности этого положения уместно провести аналогию с воздушным змеем. Чтобы змей держался в воздухе при отсутствии ветра, необходимо бежать с ним. При наличии же ветра можно спокойно стоять на месте, и змей будет также держаться в воздухе. Принцип, по которому все равно движется ли тело в неподвижной среде или, наоборот, среда движется относительно неподвижного тела, называется принципом обратимости. НАЗАДВПЕРЁДГЛАВНОЕ МЕНЮ

4 При наличии в трубе воздушного потока возникающие на модели аэродинамические силы будут передаваться весам. Они и покажут значение действующих сил. Эти весы называются аэродинамическими. Они измеряют силу лобового сопротивления, подъемную силу и поворотное действие потока на модель, т. е. моменты сил. Все эти величины можно получить при различном положении модели по отношению к потоку, т. е. под различными1 углами атаки. При наличии в трубе воздушного потока возникающие на модели аэродинамические силы будут передаваться весам. Они и покажут значение действующих сил. Эти весы называются аэродинамическими. Они измеряют силу лобового сопротивления, подъемную силу и поворотное действие потока на модель, т. е. моменты сил. Все эти величины можно получить при различном положении модели по отношению к потоку, т. е. под различными1 углами атаки. Помимо измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на модель, в аэродинамических трубах можно определить распределение давления воздуха на отдельных участках поверхности модели, например крыла (рис. 2). Для этого в теле испытываемой модели крыла прокладываются тоненькие резиновые или металлические трубочки, которые с одной стороны подводятся к отверстиям, просверленным на поверхности крыла, где желательно измерить воздушное давление, с другой стороны присоединяются к обычным манометрам воздушного давления. Помимо измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на модель, в аэродинамических трубах можно определить распределение давления воздуха на отдельных участках поверхности модели, например крыла (рис. 2). Для этого в теле испытываемой модели крыла прокладываются тоненькие резиновые или металлические трубочки, которые с одной стороны подводятся к отверстиям, просверленным на поверхности крыла, где желательно измерить воздушное давление, с другой стороны присоединяются к обычным манометрам воздушного давления. Кроме того, если стенка рабочей части трубы выполнена из прозрачного материала, то через нее можно видеть и фотографировать картину обтекания. На ней видно, в каком месте модели нарушается плавное течение струек воздуха и как оторвавшиеся от тела струйки. Кроме того, если стенка рабочей части трубы выполнена из прозрачного материала, то через нее можно видеть и фотографировать картину обтекания. На ней видно, в каком месте модели нарушается плавное течение струек воздуха и как оторвавшиеся от тела струйки. Рис. 2. По поведению наклеенных шелковинок и переносного шарика ваты можно Рис. 2. По поведению наклеенных шелковинок и переносного шарика ваты можно судить о плавности обтекания. судить о плавности обтекания. Для наглядности к воздушному потоку аэродинамической трубы подмешивают цветной дым или на испытываемую модель наклеивают длинные цветные шелковинки (рис. 2). По поведению дыма или шелковинок судят о характере обтекания. Для тех же целей можно сделать аэродинамический щуп - переносную палочку с ниткой, на конце которой укреплен маленький шарик ваты. По положению и поведению шарика можно судить о характере потока в данной точке. Для наглядности к воздушному потоку аэродинамической трубы подмешивают цветной дым или на испытываемую модель наклеивают длинные цветные шелковинки (рис. 2). По поведению дыма или шелковинок судят о характере обтекания. Для тех же целей можно сделать аэродинамический щуп - переносную палочку с ниткой, на конце которой укреплен маленький шарик ваты. По положению и поведению шарика можно судить о характере потока в данной точке. Размеры современных аэродинамических труб позволяют продувать в них не только маленькие модели, но и уже построенные самолеты, вертолеты и автомобили. В этом случае аэродинамические трубы называются натурными и достигают в своей рабочей части диаметра более 20 м. Скорость воздушного потока в таких трубах может достигать км/ч. Размеры современных аэродинамических труб позволяют продувать в них не только маленькие модели, но и уже построенные самолеты, вертолеты и автомобили. В этом случае аэродинамические трубы называются натурными и достигают в своей рабочей части диаметра более 20 м. Скорость воздушного потока в таких трубах может достигать км/ч. Рис. 1. Схема замера распределения давления по поверхности крыла. Рис. 1. Схема замера распределения давления по поверхности крыла. НАЗАДВПЕРЁД Рис. 2. Испытания в аэродинамической трубе ГЛАВНОЕ МЕНЮ

5 Устройство аэродинамической трубы Устройство аэродинамической трубы. Устройство аэродинамической трубы. Труба состоит из открытой с двух сторон трубы переменного сечения. Ее передняя часть называется всасывающим коллектором, средняя, самая узкая часть - - рабочей частью, задняя - - диффузором (постепенно расширяющийся раструб). Во всасывающем коллекторе размещается электродвигатель, приводящий в действие вентилятор. Вентилятор засасывая воздух, создаёт в трубе искусственный воздушный поток. В этом потоке, в рабочей части трубы, помещается испытываемое тело, например модель самолёта в уменьшенном масштабе. Модель крепится к специальным весам. Также во всасывающем коллекторе располагается стабилизатор воздушного потока. В рабочей части, помимо аэродинамических весов и испытываемого тела, можно устанавливать две пластины из пенопласта, которые увеличивают скорость воздушного потока. В конце рабочей части расположен съёмный постепенно расширяющийся раструб. Аэродинамическая труба находится на четырёх ножках, прикреплённых к станине. Труба состоит из открытой с двух сторон трубы переменного сечения. Ее передняя часть называется всасывающим коллектором, средняя, самая узкая часть - - рабочей частью, задняя - - диффузором (постепенно расширяющийся раструб). Во всасывающем коллекторе размещается электродвигатель, приводящий в действие вентилятор. Вентилятор засасывая воздух, создаёт в трубе искусственный воздушный поток. В этом потоке, в рабочей части трубы, помещается испытываемое тело, например модель самолёта в уменьшенном масштабе. Модель крепится к специальным весам. Также во всасывающем коллекторе располагается стабилизатор воздушного потока. В рабочей части, помимо аэродинамических весов и испытываемого тела, можно устанавливать две пластины из пенопласта, которые увеличивают скорость воздушного потока. В конце рабочей части расположен съёмный постепенно расширяющийся раструб. Аэродинамическая труба находится на четырёх ножках, прикреплённых к станине. Рис. 3. Устройство аэродинамической трубы. (1 - всасывающий коллектор; 2 - рабочая часть; 3 - диффузорная часть; 4 -электромотор с вентилятором; 5 - испытываемое тело; 6 - стабилизатор воздушного потока; 7 - пластины из пенопласта; 8 - ножки для крепления электромотора к станине; 9 - ножки для крепления аэродинамической трубы к станине; 10 - станина). НАЗАДГЛАВНОЕ МЕНЮВПЕРЁД

6 Измерение подъёмной силы и силы лобового сопротивления с помощью двучашечных весов Измерение подъёмной силы Измерение подъёмной силы А) Устройство установки К одной из чаш весов крепится вертикально стержень, на котором располагается муфта. Она предназначена для присоединения модели крыла со стержнем. Чаши весов уравновешиваются гирями. Весы с моделью устанавливаются на конце рабочей части аэродинамической трубы. Б) Принцип действия Испытываемое тело закрепляется на чаше весов и уравновешивается гирями. При включении электромотора, обдувающего потоком воздуха модель крыла, возникает подъёмная сила, которая может быть уравновешена весом гирь. Изменяя скорость потока, можно показать зависимость подъёмной силы от скорости потока. При постоянной скорости воздушного потока подъёмная сила зависит от угла атаки. Это можно показать, изменяя угол установки крыла относительно потока воздуха. Рис.4 Схема установки (1-крыло со стержнем; 2-гири; 3-весы; 4-рабочая часть трубы) ВПЕРЁДНАЗАД ГЛАВНОЕ МЕНЮ

7 Измерение силы лобового сопротивления А)Устройство установки. А)Устройство установки. К весам крепится модель крыла таким же образом, как при измерении подъёмной силы, но только вертикально. К весам крепится модель крыла таким же образом, как при измерении подъёмной силы, но только вертикально. Аэродинамическая труба устанавливается вертикально. В конце рабочей части располагаются весы с моделью крыла так, как это показано на рисунке 5. Аэродинамическая труба устанавливается вертикально. В конце рабочей части располагаются весы с моделью крыла так, как это показано на рисунке 5. Б) Принцип действия Б) Принцип действия Испытываемое тело закрепляется на чаше весов и уравновешивается гирями. При включении электромотора, обдувающего потоком воздуха модель крыла, возникает сила лобового сопротивления, которая может быть уравновешена весом гирь. Испытываемое тело закрепляется на чаше весов и уравновешивается гирями. При включении электромотора, обдувающего потоком воздуха модель крыла, возникает сила лобового сопротивления, которая может быть уравновешена весом гирь. Изменяя скорость потока, можно показать зависимость силы лобового сопротивления от скорости потока. При постоянной скорости воздушного потока сила лобового сопротивления зависит от угла атаки. Это можно показать, изменяя угол установки крыла относительно потока воздуха. Изменяя скорость потока, можно показать зависимость силы лобового сопротивления от скорости потока. При постоянной скорости воздушного потока сила лобового сопротивления зависит от угла атаки. Это можно показать, изменяя угол установки крыла относительно потока воздуха. Рис. 5. Схема устройства установки (1 - модель крыла; 2 - гири; 3 - весы; 4 - рабочая часть трубы). ГЛАВНОЕ МЕНЮНАЗАДВПЕРЁД

8 Автор: Чернявский Владимир ГЛАВНОЕ МЕНЮНАЗАД