ВЛИЯНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОГО УМЕНЬШЕНИЯ ПЛОЩАДИ
advertisement
УЧЕНЫЕ
т о ом
удк
ЗАПИСКИ
ЦАГИ
.м
19 73
/V
4
629.76.015.3
ВЛИЯtiИЕ tiЕСИММЕТРИЧНОГО УМЕНЬШЕНИЯ ПЛОШАДИ
МИДЕЛЯ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ НА ЕГО АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
В. Г. АртОН,1Син, К. П. Петров
Приведены результаты
экспериментального
исследования аэро­
динамических характеристик конуса с полууглом при вершине 6=600
и сегментально-конического тела типа .Аполлон· снесимметрично
уменьшенной
площадью миделя.
Показано,
что
несимметричное
уменьшение площади миделя тела может быть использовано в каче­
стве
аэродинамического
угла
и
получения
средства
для
соответствующего
кого ка чества у аппаратов
форм.
создания
балансировочного
ему значения
конической
и
аэродинамичес­
сегментально-конической
Лобовая поверхность космических аппаратов, предназначенных для спуска
в атмосфере на поверхность планеты, обычно выполняется в виде осесиммет­
ричного сегмента или конуса с большим углом пр« вершине [1], [2]. В случае
баллистического спуска такие аппараты совершают полет при угле атаки равном
нулю. для уменьшения перегрузок и аэродинамического нагрева аппарата при­
меняется так называемый скользящий спуск,
который совершается при опреде­
ленном значении аэродинамического качества. При таком виде спуска аппарат
должен лететь под определенным углом атаки, что обычно достигается за счет
с.мещения центра масс с продольной оси аппарата. Эта мера, использованная
в космическом аппарате .Аполлон·, вызывает затруднения в размещении грузов
аппарата, так как центр масс из цеНТliа объема должен перемещаться к краям
аппарата, где полезные объемы существенно меньше. Аэродинамическое каче­
ство тела сегментально-конической формы типа .Аполлон· может достигать
J( :::: 0,6. Однако реальные возможности сдвига центра масс (примерно 4% от
максимального диаметра аппарата) позволили реализовать величину аэродина­
мическоrо качества всего лишь К::::
0,3.
Иными
словами,
сдвиг центра масс не
uозволяет
использовать
все
возможности
сегментально-конической
в получении наибольшей величины аэродинамического качества.
Из ряда
чения
литературных
определенного
источников
значения
[3] -15]
известен
аэродинамического
формы
другой способ полу­
качества
у
тела
сегмен­
тально-конической формы. Он заключается в придании наклона лобовой поверх­
ности по отношению к продольной оси тела. Однако в этом случае центр масс
также желательно смещать из центра объема тела, а сам объем тела при
наклоне лобовой поверхности становится менее удобным для размещения грузов.
В связи с изложенным были проведены исследования,
направленные на
отыскание более рациональных средств балансировки космических аппаратов
сегментально-конической или конической формы, которые давали бы возмож­
ность
получить наиБОЛЬШИI:: значени!\ аэродинамического
качества.
Участки лобовой поверхности, расположенные на краях, создают наиболь­
ший момент относительно ее центра. Если производить несимметричное умень-
118
шение площади краев лобовой поверхности, то это будет сопровождаться воз­
никновением балансировочного угла атаки при расположении центра масс на
продольной оси тела.
В аэродинамической трубе были проведены
исследования моделей сегмен­
тально-конической формы и конуса с большим углом при вершине.
осуществлялось последовательное уменьшение
со стороны одного из краев, как это показано
щади
у
модели
диаметром,
с
сегментально-конической
равным
продольной
максимальному
оси
модели
Х
Ct ,C/1' j(
на
=Х
\'~
!
-
S;p =~
.)vcx
mz
ct
~ ~P'
r-~
-.., r--,
~
:--j- r- ~ r--,
liv,r--,
.--..: ~---
.......,
I
i
i
-+-4 м ф­
mг
""i~
t-> v!i -L
]if
~
~ t:.-::
.,...
'f-.. ...J:.
-...
,
' '" r-,,1
~ !:s ~ Е'=;о
г,??;
I
m
г
I
I
!
Il,!tl.f~ ~
~oc.
-.
I
~
If
-/J.5 -и
,I
(
k--
r
F=J
I
,
:
I
i
Фиг.
площади
'.
,..-:
r-.,'-"" ~'
~
С"
уменьшение
Сl1
I
-...::,-
{f~~
Illo
углом
j
~ ?::::::
I
-1"-
~ §iiiI~,\
сдвигался
модели конуса
I
~.
(\\
~
i
/J,5
fr ~~
У
i
;
,
Л'
I
I i
I
I
i
I
I
I
1,1/
величины.
'i
~~
-
по дуге круга
KOToporo
центр
/l/;!l.ln,M'lJi
1
1,5
проводилось
модели,
соответствующие
'ТГ!
>--f
формы
диаметру
На моделях
площади лобовой
поверхности
на фиг. 1 и 2. Уменьшение пло­
производилось
за
1
счет различных
наклонных
срезов
под
1 к основанию конуса. При этом плоскость среза проходила через макси­
мальный диаметр основания конуса, т. е. уменьшалась
площадь на его полупе­
риметре. Одновременно с несимметричным уменьшением площади исследовалось
влияние формы скругления уменьшенной части лобовой поверхности (см. фиг. 1).
Испытания были проведены при числах М
6,0, Re 0,7 • 106 (подсчитано по
диаметру модели) и То
2400 С.
Полученные данные свидетельствуют о том, что уменьшение площади на
10,5% позволяет балансировать аппарат конической формы с полууглом при
=
=
вершине б =
600
с центровкой
Хц . м =
=
O,287D при угле (l = 260,
0,39. Заметим, что
значение аэродинамического качества К::::::
чему соответствует
такое же значение
аэродинамического качества может быть получено за счет смещения центра
масс с оси исследуемого конуса на 5,8% его максимального диаметра.
Полученные данные
убедительно
свидетельствуют о
целесообразности
получения
аэродинамического
качества у космических аппаратов
метричного уменьшения
площади
вого
по
сечения
аппарата)
лобовой
поверхности
одному из ее краев.
поскольку ведет к уменьшению
объема,
который
(или
за
счет
несим­
площади миделе­
Это тем более целесообразно.
весьма
трудно
использовать
119
при
размещении
грузов
:в
реальном
аппарате
сегментально-конической
или
конической формы.
Если
указанное
несимметричное
уменьшение
плошади
сечения
миделя
аппарата совмещать с перемещением центра масс, то вполне реально получение
значения аэродинамического качества,
близкого к максимальному. Так, напри~
мер, если на аппарате сегментально-конической формы
типа .Аполлон· произ­
вести уменьшение площади миделя на 3,7% и сместить центр масс с оси аппа-
рата на 4%его диаметра, то аппарат при центровке Хц • м = Х ц •
балансироваться
ство К:::;:
;~
0,5.
IC t , сл , j(
1Т •
Гlei <i
I
,
:
i
I
I
i
!
угле
I
'\',
!
,i
атаки
!
,
1
I
ср-
1
I
"-
i
i
I
i
!
I
I
.Ч
I
,
i
I
J _ Scp
i
i
I
I
I
I
I
I
I
:
1:
:
i
/D~п
1
, СЛ
L
r
,
! I
;
-~5' -1J,1
""'! ~
I
mz
~
I
I
i
t
I
!
I
I
t
i
.несимметричного
:
-+--&У 6I
t
I
t
I
u.uuJ
'+<
ер
!
г::::;
Noc
i
!
I
!
~
I
Фиг.
Понятие
,
I
I
i
I
""'h ~
i
I
I
I
~ '1-3--.
I 21/°
i
I
I
j
I
/1
I
I
:
I
""'<
~~~
!
I
I
1-- 1-- r-.::: ~ ~
