Моделирование струйного торможения рельсового стенда для аэродинамических испытаний крупномасштабных макетов сверхзвуковых пассажирских самолетов


Авторы

Горяйнов В. А.

Российский университет транспорта (МИИТ), 127994, ГСП-4, г. Москва, ул Образцова, д. 9, стр. 9

e-mail: gorva797@mail.ru

Аннотация

В настоящей статье представлен численный анализ взаимодействия с железнодорожным полотном сверхзвуковой струи, истекающей из супер-эллиптического сопла маршевого ракетного двигателя, установленного на подвижной ракетной каретке с макетом сверхзвукового пассажирского самолета 2-го поколения (СПС-2). Определена структура сверхзвуковой струи с прямоугольным поперечным сечением при её взаимодействии с набегающим потоком. Установлено не критическое воздействие струи тормозного двигателя на верхнее строение пути и отсутствие воздействия на ракетную каретку с испытуемым макетом СПС-2.  Обоснована возможность строго регулировать длину тормозного пути в зависимости от величины противотяги тормозного двигателя. Результаты моделирования струйной противотяги ракетной каретки, передвигающейся на взлетно-посадочных режимах самолета, показали возможность моделировать на макетах СПС реальные перегрузки в пределах запаса прочности, проектируемых ЛА и соответственно натурные деформации в аэроупругих испытаниях.

Ключевые слова:

моделирование аэродинамических испытаний, сверхзвуковой пассажирский самолет (СПС), ракетная каретка, рельсовый стенд, супер-эллиптическое сопло, струйное торможение

Библиографический список

  1. Валье М. Полёт в мировое пространство. - М.: ОНТИ, 1935. - 335 с.
  2. Бузулук В.И., Лазарев В.В., Плохих В.П. Концепция летающих лабораторий демонстратора гиперзвуковых технологий: В сб. «Проблемы создания перспективной авиационно-космической техники». - М.: Физматлит, 2005. С. 519-537.
  3. Файков Ю.И., Дудай В.И., Никулин В.М., Шляпников Г.П. Испытания ракетной и авиационной техники на ракетном треке // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2006. № 3 (48). С. 11-14.
  4. Arcondoulis E., Doolan C.J., Zander A.C., Brooks L.A., Liu Y. An investigation of airfoil dual acoustic feedback mechanisms at low-to-moderate Reynolds number // Journal of Sound and Vibration. 2019. V. 460, P. 114887. DOI: 10.1016/j.jsv.2019.114887
  5. Peize Yan, Lishuang Zhang, Wenjie Wang, Yi Jiang, Pengyu Pu. Numerical simulation of aerodynamic and aeroacoustic characteristics of subsonic rocket sled // Applied Acoustics. 2021. V. 182, P. 108208. DOI: 10.1016/j.apacoust.2021.108208
  6. Lee Cloer. Holloman High-Speed Test Track – Hypersonic Sled Tests Reach Mach 8.6. 2020. URL: https://duotechservices.com/holloman-high-speed-test-track hypersonic-sled
  7. David Minto. Recent increases in hypersonic test capabilities at the Holloman High Speed Test Track // 38th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA 2000-154. January 2000. DOI: 10.2514/6.2000-154
  8. Савин Е.И., Миньков Л.Л. Исследование коэффициентов лобового сопротивления и параметров ракетного двигателя твердого топлива для анализа движения бикалиберного летательного аппарата ближней зоны действия // Труды МАИ. 2023. № 130. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=174603. DOI: 10.34759/trd-2023-130-07 
  9. Балакин В.А. Ракетные треки // Наука и Жизнь. 2006. № 02. URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/3967/
  10. Walia Shilpa, Satya Vikrant, Malik Sandeep, Chander Subhash et al. Rocket Sled Based High Speed Rail Track Test Facilities // Defence Science Journal. 2022. V. 72, No. 2. P. 182-194. DOI: 10.14429/dsj.72.17014
  11. Rigali D.J., Feltz L.V. High-Speed Monorail Rocket Sleds for Aerodynamic Testing at High Reynolds Numbers // Journal of Spacecraft and Rockets. 1968. V. 5, No. 11. P. 1341–1346. DOI:10.2514/3.29480
  12. Бирюков В.И., Пронин О.Ю. Математическое моделирование динамики разгона объекта испытания на установке «Ракетный трек» до скорости 3-4 М // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21, № 3. С. 44-52. DOI: 10.34759/vst-2022-2-20-34
  13. Волков В.Т., Ватутин Н.М., Колтунов В.В., Фурсов Ю.С. Методы регулирования скорости разгонной каретки в процессе динамических испытаний на ракетном треке // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2021. № 3. С. 122-129.
  14. Сафронов Л.К., Мансуров С.Н., Воротынцева И.В., Храповицкий А.М. Рельсовый стенд для разгона ракетных кареток. Патент RU 98 584 U1, 20.10.2010.
  15. Wang X, Wang K, Yu Y. Design and Simulation Analysis of Rocket Sled Vibration Reduction // 2019 IEEE 10th International Conference on Mechanical and Aerospace Engineering (ICMAE), Brussels, Belgium, 2019. P. 459–463. DOI: 10.1109/ICMAE.2019.8880968
  16. Meacham M.B., Gallon J.C., Johnson M.R. etc. Rocket sled strength testing of large, supersonic parachutes // 23rd AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference. 2015. DOI: 10.2514/6.2015-2163
  17. Kumar Vinod, Terrazas Jose, Edmonds Robert etc. Multiphase CFD modeling of the braking phenomena for the holloman high speed test track // 23rd AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. 2020. DOI: 10.2514/6.2020-2446
  18. Berridge D.C., Kostak H.E., Mc Kiernan G.R. et al. Hypersonic ground tests with high-frequency instrumentation in support of the boundary layer transition (BOLT) flight experiment // Conference: AIAA Scitech 2019 Forum. January 2019. DOI: 10.2514/6.2019-0090
  19. Астахов С.А., Бирюков В.И., Боровиков Д.А. Алгоритм моделирования вибрационных воздействий при трековых испытаниях авиационной и ракетной техники // Сибирский аэрокосмический журнал. 2023. Т. 24, № 2. С. 291–308.
  20. Мингун Ш., Агульник А.Б., Яковлев А.А., Шкурин М.В. Анализ различных факторов, влияющих на длину пробега при взлете сверхзвукового делового самолета // Двигатель. 2018. № 6 (120). С. 2-6.
  21. Doig G. Transonic and supersonic ground effect aerodynamics // Progress in Aerospace Sciences. 2014. V. 69, P. 1‒28. DOI: 10.1016/j.paerosci.2014.02.002
  22. Васенин И.М., Глазунов А.А., Кувшинов Н.Е. и др. Моделирование двухфазных течений в каналах и соплах // Известия вузов. Физика. 1992. № 8. С. 71–82.
  23. Горяйнов В.А. Математическое обеспечение применения струйных технологий на транспорте // Международная научно-практическая конференция «Цифровые технологии транспорта и логистики» (Москва, 28 сентября 2022): сборник трудов. – Москва: Российский университет транспорта, 2022. С. 288-299.
  24. Махров В.П., Глущенко А.А., Юрьев А.И. Влияние гидродинамических особенностей на поведение свободной поверхности жидкости в высокоскоростном потоке // Труды МАИ. 2013. № 64. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=36423 
  25. Горяйнов В.А. О возможности эффекта реверса течения в свободных сверхзвуковых струях // Математическое моделирование. 2003. Т. 15, № 7. С. 86–92. 
  26. Savin A.V., Sokolov E.I., Fedosenko N.B. Circulation Zones in a Supersonic Underexpanded Jet Flowing out of a Nozzle with a Cylindrical Central Finite-Length Body // Fluid Dynamics. 2015. V. 50, No. 1. P. 33–39. DOI: 10.1134/S0015462815010044
  27. Nakata D., Nishine K., Tateoke K., Tanatsugu N., Higashino K. Aerodynamic measurement on the high speed test track // Transactions of the japan society for aeronautical and space sciences aerospace technology. Japan 2014, V. 12 (29), P. 5-10. DOI: 10.20322/tastj.12.Tg_5 
  28. Абдурашидов Т.О., Бут А.Б., Чупина Е.С. Результаты численного моделирования истечения сверхзвуковой струи // Труды МАИ. 2023. № 130. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=174624. DOI: 10.34759/trd-2023-130-24
  29. Способин А.В. Расчет взаимодействия крупных частиц со сверхзвуковым ударным слоем с использованием бессеточного алгоритма // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168166. DOI: 10.34759/trd-2022-125-07
  30.  Балакин В.А. Высокоскоростное трение на ракетном треке // Трение и износ. 2005. Т. 26, № 3. С. 255-260.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

 Вход