Обтекание моделей гиперзвуковых летательных аппаратов и простых геометрических форм в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе

Инженерный журнал: наука и инновации

# 9·2016 1

УДК 539.9 DOI 10.18698/2308-6033-2016-09-1537

Обтекание моделей гиперзвуковых летательных

аппаратов и простых геометрических форм

в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе

С.И. Солодовников, С.Т. Суржиков

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва, 119526, Россия

Представлены результаты экспериментальных исследований обтекания моделей

фрагментов перспективных летательных аппаратов в гиперзвуковой ударной

аэродинамической трубе, разработанной в Институте проблем механики РАН,

с числами Маха М = 6…8. В качестве моделей выбраны фрагменты воздухозабор-

ника гиперзвукового воздушно-реактивного двигателя, представленные конфигу-

рациями: шар, цилиндр, острый клин с каверной, отражающей элемент flame-

holder — стабилизатор пламени реального гиперзвукового воздушно-реактивного

двигателя. Приведены параметры моделей, фотографии фаз ударно-волнового

взаимодействия, запечатленные высокоскоростной видеокамерой, и их трактов-

ка. На основании разработанных компьютерных расчетных кодов получены ре-

зультаты численного моделирования гиперзвукового обтекания указанных моде-

лей. Проведен сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных,

давший положительный результат, что позволило валидировать разработанные

расчетные компьютерные коды.

Ключевые слова:

гиперзвуковые течения, ударная аэродинамическая труба, экспе-

риментальное исследование, ударно-волновое взаимодействие.

Введение.

На экспериментальной установке Института проблем

механики им. А.Ю. Ишлинского РАН (ИПМех РАН) — гиперзвуковой

ударной аэродинамической трубе (ГУАТ) проведена серия экспери-

ментов, которые позволяют аппроксимировать ударно-волновые взаи-

модействия высокоскоростного напора воздуха с моделями летатель-

ных аппаратов (ЛА) на процессы в реальном воздухозаборнике гипер-

звукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД).

Экспериментальная установка ГУАТ и ее оборудование подробно

описаны в работе [1]. Она представляет собой единый канал, соединя-

ющий ударную и аэродинамическую части. Ударно-волновые конфи-

гурации, возникающие при истечениях гиперзвукового газового пото-

ка из сопла на модели, регистрируются скоростной видеокамерой

с частотой несколько тысяч кадров в секунду. Особенностью ГУАТ [2, 3]

является возможность за одну инициацию ударной волны получать

экспериментальные данные квазистационарных процессов на времен-

ном интервале 15…30 мс. В мембранном блоке ГУАТ замена мембра-

ны на быстродействующий (0,002 с) клапан [4] позволила однозначно

и гарантированно проводить серию экспериментов при расчетных па-

раметрах давления и числах Маха [5].