| |
скоррелировать результаты экспериментов не только при изменении числа M, но в
ряде случаев и при изменении других параметров подобия.
При учёте реального газа эффектов, обусловленных большой энергией потока, к
системе критериев подобия добавляется совокупность большого числа размерных и
безразмерных параметров, характеризующих физико-химические процессы в воздухе
(возбуждение внутренних степеней свободы молекул, диссоциация, ионизация,
химические реакции, излучение и т. д.). В общем случае М. таких течений
становится возможным лишь для одинаковых смесей при полном совпадении условий
обтекания. Реализация таких условий в лаборатории крайне затруднительна,
поэтому ограничиваются частичным М. Например, исследование, влияния отношения
удельных теплоёмкостей на аэродинамические характеристики тел проводится в
гиперзвуковых аэродинамических трубах, в которых, помимо воздуха, используется
углекислый газ или фреон. Другие вопросы изучаются в высокоэнтальпийных
аэродинамических трубах с электродуговыми и высокочастотными подогревателями, в
магнитогидродинамических трубах, в ударных электромагнитных трубах, а также в
баллистических установках (стендах, трассах и установках).
При гиперзвуковых скоростях полёта летательный аппарат подвергается
интенсивному аэродинамическому нагреванию. Особенно значительным оно становится
на передних кромках, при взаимодействии ударных волн с пограничным слоем, при
переходе ламинарного течения в турбулентное и т. д. Аэродинамическое нагревание
летательного аппарата изучается на многих из перечисленных установках как
традиционными, так и новыми методами исследования; среди последних наибольшее
распространение получил метод термоиндикаторных покрытий (см. Тепловые
измерения). При М. аэродинамического нагревания особенно важным становится
соблюдение условий на поверхности летательного аппарата: температура и
структура поверхности, её каталитические свойства и т. п. Поскольку в
аэродинамических трубах в большинстве случаев не удаётся полностью
смоделировать натурные условия, то возникает важная проблема о перенесении
результатов испытаний на натурные условия.
В связи с развитием ЭВМ дополнительная информация в задачах М. может быть
получена из численного эксперимента. Используя решение модельных задач, всегда
можно оценить степень влияния отдельных критериев подобия на искомые
безразмерные переменные, выделить из них основные и сократить тем самым общее
число исходных критериев в последующих экспериментальных исследованиях.
В некоторых случаях на основании этих данных можно определить вид зависимостей
искомых безразмерных величин от тех критериев, которые имеют различные значения
на модели и в натуре.
Использование численного эксперимента в качестве дополнительной информации в
задачах М. становится особенно важным, когда те или иные физические явления
проявляются не во всём поле течения, а лишь в отдельных его областях. В этом
случае становится целесообразным локальное М. таких течений. Дополнительная
информация здесь будет необходима для установления взаимно однозначного
соответствия между критериями подобия, характеризующими течение в различных
областях.
В. Н. Гусев.
М. динамики полёта. При математическом М. динамики полёта разрабатываются и
используются математические модели летательного аппарата как объекта управления,
сил и моментов, действующих на летательный аппарат, систем управления, силовых
установок, атмосферы, лётчика и др. Эти модели в основном описываются системами
обыкновенных дифференциальных уравнений. Степень сложности этих моделей
меняется в зависимости от задачи исследования и степени приближения модели к
изучаемым летательным аппаратам или процессам. Например, в простейшем случае
эти модели могут описываться системой обыкновенных дифференциальных уравнений
1го или 2го порядка с постоянными коэффициентами. При изучении сложных
пространственных движений летательного аппарата с учётом подробных моделей
систем управления, силовой установки и др. порядок систем дифференциальных
уравнений может достигать 100.
Математическое М. полёта применяется для определения динамических характеристик
при известных моделях летательного аппарата, систем управления и др. (прямая
задача динамики полёта); при определении параметров моделей (например, моделей
сил и моментов, действующих на летательный аппарат возмущений и др.) по
известным динамическим характеристикам (обратная задача динамики полёта, или
задача идентификации); для синтеза систем (см. Автоматическое регулирование) и
законов управления в соответствии с заданными техническими условиями и
требованиями; при физическом М. для описания работы части реальных процессов,
отсутствующих при физическом М.
Физическое М. (иногда его называют полунатурным М.) представляет собой метод
исследования с использованием физических моделей. Физическое М. в задачах
динамики полёта применяется, в основном, при анализе динамических характеристик
летательного аппарата и его систем, экспериментальных исследованиях с реальной
аппаратурой (или эквивалентной аппаратурой) в лабораторных условиях, решении
прямой и обратной задач динамики полёта, синтезе систем и законов управления
летательным аппаратом, обучении лётчиков и операторов полёту на конкретном
самолёте в штатной и нештатной ситуациях. Для этих целей используются
динамически-подобные модели, исследуемые в аэродинамических трубах, и свободно
летающие модели, летающие лаборатории, стенды систем управления и пилотажные
стенды.
Динамически-подобные и свободно летающие модели применяются, в основном для
исследования характеристик летательных аппаратов на больших углах атаки, при
сваливании, в штопоре и при выводе из штопора с целью повышения безопасности
|
|