ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальное исследование боковых сил и моментов из "Газовая динамика сопел" СОПЛО на 180 ° вокруг его продольной оси и оставив неизменным положение эталонного сопла. Это позволяет измерить боковую силу с точностью ОД % от величины осевой тяги. Основными видами искажений контура, выбранными для исследования, были перекос и сдвиг оси сопла, причем изучалось преимущественно распространение возмущений в сверхзвуковой части. Были исследованы также некоторые виды местных искажений контура в виде - несимметричных поперечных выемок. [c.234] После измерения боковой силы исходного сопла производилось последовательное укорочение длины сверхзвуковой части и измерялась боковая сила сопла при полученном другом диаметре выходного сечения. Всего таким образом были определены значения боковой силы в 15 различных сечениях сопла при неизменном начальном возмущении. [c.234] НЫХ между собой секций. Сдвиг оси по любой плоскости соединения деталей на величину /г = 0,5 1,0 1,5 2,0 мм производился с помощью эксцентричных колец, вставляемых вместо симметричных колец 2. Контур сопла в области минимального сечения был скруглен по окружностям радиусов = 1,0, длина цилиндра в критическом сечении равнялась 3 мм. [c.235] Для исключения из измеренной величины боковой силы дополнительных составляющих эксперименты с этой моделью проводились в следующей последовательности. С помощью эксцентричного кольца задавалось смещение оси в каком-нибудь сечении и производилась двойная продувка (исходное положение и с поворотом на 180°) модели без последующих секций. Затем пристыковывалась следующая секция, производилась двойная продувка и т. д. После продувки модели со всеми секциями эксцентричное кольцо заменялось на осесимметричное и производилась вторая серия двойных продувок с постепенным отсоединением секций, при этом измерялся исходный уровень боковой силы, зависящий от технологических погрешностей сборки модели. В результате боковая сила, вызванная заданным смещением оси, находилась по разнице боковых сил, измеренных в первой и второй сериях продувок. [c.235] Вместо секции 3 с осесимметричным контуром проточной части можно установить секцию, в которой осуществляется поворот оси на угол а = 5° в минимальном сечении сопла. Посадочные места секций 3 позволяли подсоединять к ним не только коническую сверхзвуковую часть с углом 04=15°, но и другие модели. Были проведены исследования, в частности, на двух моделях с профилированным контуром сверхзвуковой части (Мо = 4, Га = 3,16, У =1,4 и Мо = 5, г = 4,52, 7 = 1,4) и на модели с конической сверхзвуковой частью (0 = 5°). [c.235] На рис. 5.20 приведены результаты испытаний конического сопла, у которого перекос оси на угол а = 6° выполнен в сверхзвуковой части. Боковая сила этого сопла изменяется в широком диапазоне от начального расчетного значепия = 0-08 в сечения г° = 1,11 до максимального отрицательного = —0,035 при г° = 1,9. Там же показаны расчетные зависимости, полученные по теории маловозмущенных течений (при 1/ = 0,08 и 8 = 0) и с помощью разностного метода, которые хорошо согласуются с экспериментом. Это подтверждает правильность расчетных схем, используемых для определения начального поля параметров и начальной боковой сипы в сечении перекоса оси, а также свидетельствует о большой точности обоих расчетных методов при их использовании для анализа распространения возмущений в конических соплах. [c.235] Расчетные зависимости для сопла с углом = 5°, полученные при = 0,025, 8н == О (и при соответствующем этим значениям поле параметров в разностном методе), хорошо согласуются с экспериментальными данными. Некоторое расхождение свидетельствует о том, что, по-видимому, в начальном сечении 8° Ф 0. Для сопла с0й=15° наблюдается большее расхождение между расчетными и экспериментальными данными, что связано, вероятно, с дополни- ельными неучтенными технологическими искажениями контура в местах стыковки секций этого сопла. [c.236] С Мо = 4 расчетные и экспериментальные данные удовлетворительно согласуются. Несовпадение некоторых экспериментальных точек объясняется, по-видимому, той же причиной, что и в случае конического сопла с углом 0а = 15°, Подтверждением этому служит экс-лериментальная зависимость, полученная на модели сопла с Мо = 5. В этом случае сверхзвуковая часть сопла была выполнена в виде одной неразъемной детали, поэтому возможность неучтенных дополнительных возмущений практически исключалась, и полученная зависимость Ь° х°) не имеет резко выпадающих точек. Расчетная зависимость для этого сопла при Вн = О сдвинута относительно эксперпментальной вправо по оси х°, что свидетельствует о наличии в начальном сечении отрицательного смещения вектора тяги. Это замечание относится и к другим соплам (рис. 5.20, 5.21), во всех этих моделях перекос оси создавался одной и той же деталью. [c.237] Были проведены измерения зависимости боковой силы от длины конического сопла с углом 0 = 15° при различных величинах сдвига оси/г =/г/г(рис. 5.22). При смещении оси вверх начальные боковые силы во всех случаях отрицательны, как это следует из рассмотренной ранее картины течения. При сдвигах в сверхзвуковой части сопла боковая сила ниже но потоку остается отрицательной, а при сдвиге в минимальном сечении наблюдается изменение знака боковой силы уже на небольшом расстоянии от места возмущения. Величина боковой силы приблизительно пропорциональна смещению к. [c.237] Здесь Ь ш Ь — значения боковой силы в двух произвольных сечениях сопла, измеренные в эксперименте а, аг, Ъ, 2 — расчетные величины. Аналогичные формулы можно получить для расчета н и по известным значениям момента в двух сечениях сопла. [c.239] Изложенная методика была использована для определения начальных данных при сдвиге в сечении ж == О и последующего построения расчетных зависимостей. Расчетные зависимостя 8 на рис. 5.22 хорошо согласуются с экспериментальными не только вблизи тех сечений, которые использовались для определения начальных данных, но и по всей длине сопла. Это служит доказательством правильности определения начальной боковой силы и начального момента по предложенной методике. Аналогичным образом были определены начальные данные и в других сечениях, в которых производился сдвиг оси. Оказалось, что при сдвиге в сверхзвуковой части сопла смещение тяги приблизительно равно половине сдвига оси, т. е. е [ —/г /2. Это подтверждает сделанное нри выводе формулы (5.72) предположение о том, что /г.° = —/г./2 (другие составляющие смещения в рассматриваемых случаях малы но величине). Однако эти соотношения не выполняются нри сдвиге в минимальном сечении сопла. Здесь величина смещения тяги очень мала, так что можно принимать е [ = 0. В этом случае сдвиг оси эквивалентен повороту оси сопла в минимальном сечении па некоторый угол а. Это, вероятно, является справедливым и нри сдвигах в дозвуковой части сонла. [c.239] Влияние сдвига оси сопла в дозвуковой части исследовалось на модели, изображенной на рис. 5.19, собранной в составе секций без сверхзвуковой части. Для получения наибольшей величины боковой силы смещение секций задавалось максимальным — /г = 2 мм. При сдвиге четырех секций 1 относительно секции 3 возникает боковая сила 1 °, равная 0,0018 и направленная в сторону сдвига секции 3. Так же направленная сила = 0,0017 регистрировалась при сдвиге трех секций 1. Сдвиги секций, расположенных еще выше по потоку, уменьшают боковую силу в минимальном сечении до значений ниже 0,001. Таким образом, искажения контура в дозвуковой части сопла приводят к возмущениям значительно меньшим, чем искажения в сверхзвуковой части. [c.242] В заключение отметим, что параметрические экспериментальные измерения боковой силы, возникающей при несимметричных геометрических формах дозвуковой или сверхзвуковой частей сопла, выполнены также в работе [17]. Измерения производились на дифференциальной установке. В результате обработки экспериментальных данных получены формулы, позволяющие оценить боковую силу при разного рода несимметричных искажениях контура сопла. [c.242] Вернуться к основной статье