Инженерный журнал: наука и инновации
# 1
2016 1
УДК 533.6.01
Расчетно-теоретическое исследование взаимодействия
высокотемпературного сверхзвукового потока
с моделью летательного аппарата
© Д.А. Ягодников
1
, Н.И. Быков
2
, В.И. Томак
1
,
А.С. Бурков
1
, Н.Я. Ирьянов
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
2
РКК «Энергия» им. С.П. Королева, Королев, 141070, Россия
Представлены результаты расчетно-теоретического исследования обтекания
модели профиля элемента летательного аппарата высокотемпературным пото-
ком с заданным значением скорости (М
н
= 4) и температуры торможения
(
Т* = 1134
К)
набегающего потока, представляющего собой продукты сгорания
керосино-воздушной смеси, которая истекает из сверхзвукового сопла жидкост-
ного ракетного двигателя, работающего по схеме жидкость — газ. Данная схема
испытаний модели имеет преимущества благодаря простоте реализации, боль-
шему времени работы по сравнению с импульсными установками, а также позво-
ляет регулировать температуру торможения потока. В результате расчетов с
использованием универсальной программной системы ANSYS 14.5 методом конеч-
но-элементного анализа получены поля распределения параметров рабочего тела
по соплу при работе газогенератора с установленным на оптимальном расстоя-
нии объектом испытания и без объекта, а также при наличии
крепления профиля.
Это позволило определить распределение давления по поверхности испытуемого
объекта и рассчитать максимальное усилие на крепящий кронштейн. Установле-
но также минимальное значение давления в камере генератора рабочего тела,
обеспечивающее безотрывное течение в сопле.
Ключевые слова:
сверхзвуковое обтекание профиля, жидкостной ракетный дви-
гатель, численное моделирование, ANSYS.
Введение.
Одно из направлений развития летательных аппаратов
(ЛА) связано с использованием новых конструкционных материалов,
в частности углерод-углеродных (УУКМ) и углерод-керамических
(УККМ) композиционных материалов [1–3]. Их внедрение в кон-
кретные образцы техники, изготовление из них эффективных элемен-
тов конструкций в большой степени определяются совершенством
экспериментальных установок, методик и аппаратно-программных
средств стендовой отработки, обусловливающих значительную эко-
номию материальных ресурсов и времени, особенно на этапе летных
испытаний ЛА.
В практике экспериментальной отработки УУКМ и УККМ и эле-
ментов конструкций камер двигателей ЛА используются различные
установки:
сверх- и гиперзвуковые аэродинамические (в некоторых случаях
газодинамические) трубы с различными способами подогрева рабо-
чего тела — воздуха и газа заданного химического состава;