Гиперзвуковая аэродинамическая труба

Гиперзвуковая аэродинамическая труба предназначена для создания поля гиперзвукового течения в рабочем сечении, имитирующего, таким образом, типичные особенности течения этого режима течения - в том числе скачки уплотнения и ярко выраженные эффекты пограничного слоя, энтропийного слоя и зоны вязкого взаимодействия и, самое главное, высокие общие температуры поток. Скорость в этих туннелях варьируется от 5 до 15 Маха. Требуемая мощность аэродинамической трубы увеличивается линейно с увеличением поперечного сечения и плотности потока, но кубически с требуемой скоростью испытания. Следовательно, установка аэродинамической трубы непрерывного действия с замкнутым контуром остается дорогостоящим делом. Первая непрерывная аэродинамическая труба со скоростью 7–10 Маха и испытательной секцией 1x1 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 в AEDC Таллахома, штат Теннесси, США, с установленной мощностью 57 МВт. Учитывая эти высокие требования к оборудованию, для моделирования гиперзвукового потока проектируются и устанавливаются также периодически работающие экспериментальные установки, такие как продувочные аэродинамические трубы. Гиперзвуковая аэродинамическая труба включает в себя по направлению потока основные компоненты: нагреватель-охладитель, осушитель, сужающееся/расширяющееся сопло, рабочую секцию, второе горло и диффузор. В аэродинамической трубе с продувкой на задней стороне имеется резервуар с низким вакуумом, а в аэродинамической трубе непрерывного действия с замкнутым контуром вместо нее используется компрессорная установка высокой мощности. Поскольку температура падает с расширением потока, воздух внутри испытательной секции может сжижаться . По этой причине предварительный нагрев особенно важен (сопло может потребовать охлаждения).

Технологические проблемы

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

подача высоких температур и давлений на время, достаточное для выполнения измерения
воспроизведение равновесных условий
структурные повреждения, вызванные перегревом
быстрый инструментарий
Требования к электропитанию для запуска туннеля

Моделирование потока со скоростью 5,5 км/с и высотой 45 км потребует температуры в туннеле до 9000 К и давления 3 ГПа .

Аэродинамическая труба с горячим выстрелом

Одна из форм HWT известна как Gun Tunnel или туннель с горячим выстрелом (до M = 27), который можно использовать для анализа потоков мимо баллистических ракет, космических аппаратов при входе в атмосферу, а также физики плазмы или теплопередачи при высоких температурах. Он работает с перерывами, но имеет очень малое время работы (менее секунды). Метод работы основан на высокой температуре и сжатом газе (воздухе или азоте), создаваемом в дуговой камере, и почти вакууме в остальной части туннеля. Дуговая камера может достигать нескольких МПа , а давление в вакуумной камере может достигать 0,1 Па . Это означает, что степень сжатия в этих туннелях составляет порядка 10 миллионов. Также температура горячего газа достигает 5000 К. Дуговая камера установлена в стволе пушки. Газ высокого давления отделен от вакуума диафрагмой.

Перед началом испытания мембрана отделяет сжатый воздух от казенной части ствола орудия. Винтовка (или что-то подобное) используется для разрыва мембраны. Сжатый воздух устремляется в казенную часть ствола орудия, заставляя небольшой снаряд быстро ускоряться вниз по стволу. Хотя снаряд не может покинуть ствол, воздух перед снарядом выходит с гиперзвуковой скоростью в рабочую секцию. Естественно, продолжительность теста чрезвычайно коротка, поэтому для получения каких-либо значимых данных требуется высокоскоростное оборудование.

Гиперзвуковая аэродинамическая труба в Индии

Индийская организация космических исследований (ISRO) ввела в эксплуатацию три крупных объекта, а именно гиперзвуковую аэродинамическую трубу, ударную трубу и плазменную трубу в Космическом центре Викрама Сарабая в рамках своих постоянных и согласованных усилий по минимизации стоимости доступа в космос. Этот комплексный объект был назван комплексом аэродинамических труб Сатиша Дхавана в честь профессора Сатиша Дхавана , который внес очень значительный вклад в область аэродинамических труб и аэродинамики. Председатель ISRO AS Киран Кумар заявил, что ввод в эксплуатацию таких объектов предоставит адекватные данные для проектирования и разработки нынешних и будущих космических транспортных систем в Индии. ^{[ 2 ]}

Организация оборонных исследований и разработок (DRDO) ввела в эксплуатацию современный испытательный стенд гиперзвуковой аэродинамической трубы (HWT) на ракетном комплексе доктора APJ Абдула Калама 20 декабря 2020 года в рамках программы развития объекта для проекта демонстрационной машины гиперзвуковых технологий . ^{[ 3 ]}

MARHy, Гиперзвуковая аэродинамическая труба в Орлеане, Франция

Гиперзвуковая аэродинамическая труба низкой плотности MARHy , расположенная в ICARE. ^{[ 4 ]} Лаборатория в Орлеане, Франция, представляет собой исследовательский центр, широко используемый для фундаментальных и прикладных исследований гидродинамических явлений в разреженных сжимаемых потоках, применяемых в космических исследованиях. Его название является аббревиатурой от A Mach daptable R refied Hypersonic , и под этим названием аэродинамическая труба зарегистрирована на европейском портале MERIL.

См. также

Внешние ссылки

Ссылки

^ Экардт, Дитрих: «Гиперзвуковая аэродинамическая труба 1x1 м Кохель/Туллахома 1940-1960», CEAS Space Journal, март 2015 г., Vol. Т. 7, Выпуск 1, стр. 23-36.
^ «Комплекс аэродинамических труб Сатиш Дхаван сдан в эксплуатацию на VSSC – ISRO» . www.isro.gov.in. Проверено 21 декабря 2020 г.
^ «В DRDO открыт испытательный стенд в гиперзвуковой аэродинамической трубе» . Индус . 20.12.2020. ISSN 0971-751X . Проверено 18 марта 2021 г.
^ Лаборатория ICARE, CNRS, Орлеан

[1] Экардт, Дитрих: «Гиперзвуковая аэродинамическая труба 1x1 м Кохель/Туллахома 1940-1960», CEAS Space Journal, март 2015 г., Vol. Т. 7, Выпуск 1, стр. 23-36.

[2] «Комплекс аэродинамических труб Сатиш Дхаван сдан в эксплуатацию на VSSC – ISRO» . www.isro.gov.in. Проверено 21 декабря 2020 г.

[3] «В DRDO открыт испытательный стенд в гиперзвуковой аэродинамической трубе» . Индус . 20.12.2020. ISSN 0971-751X . Проверено 18 марта 2021 г.

[4] Лаборатория ICARE, CNRS, Орлеан

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]