- •1.1. Цель и задачи экспериментальной отработки
- •1.2. Критерии эффективности экспериментальной отработки
- •1.3. Классификация испытаний ка и его составных частей.
- •2.1. Пребывание в земных условиях .
- •2.2. Участок выведения ка на траекторию полета
- •2.3. Пребывание в космосе
- •2.4. Торможение и спуск ка или его части ( ca) в атмосфере планет.
- •3.1. Статические испытания
- •3.2. Вибрационные испытания
- •4.1.Испытания на воздействие инерционных нагрузок.
- •4.2.Испытания на воздействие ударных нагрузок .
- •5.1. Задачи, решаемые при газодинамических испытаниях , и методический подход к их решению.
- •5.2. Средства экспериментального моделирования газодинамических процессов
- •6.1.Источники акустических нагрузок
- •6.2.Виды акустических испытаний и их краткая характеристика .
- •7.1.Общая характеристика тепловой отработки ка: этапы, структура и задачи отработки.
- •7.2. Проблемы тепловакуумной отработки ка
- •7.3. Методы экспериментального моделирования космического вакуума и радиационных свойств космического пространства.
- •7.4. Моделирование воздействия на ка электромагнитного излучения Солнца.
- •7.4.2.Источники излучения , используемые в имитаторах солнечного излучения
- •7.5. Моделирование теплового воздействия планет на поверхность ка
- •7.6. Вакуумно-температурные испытания ка.
- •7.7. Невакуумные испытания герметичных отсеков.
- •7.8. Методические вопросы воспроизведения расчетных тепловых нагрузок на испытуемый объект .
- •8.1. Задачи экспериментального исследования
- •8.2. Экспериментальные высокотемпературные установки для отработки теплозащитных покрытий
- •10.1 Источники ионизирующего излучения
- •10.2. Источники радиации, применяемые при экспериментальных исследованиях
- •10.3. Испытания на воздействие магнитных полей
- •10.4. Электрические испытания.
- •11.2. Испытания ла в целом
- •7.1.Общая характеристика тепловой отработки ка: этапы, структура
- •7.4. Моделирование воздействия на ка электромагнитного излучения
5.1. Задачи, решаемые при газодинамических испытаниях , и методический подход к их решению.
При исследовании газодинамических процессов путем математического или физического моделирования решаются главным образом две задачи: 1) Определение силовых нагрузок, связанных с распределением сил аэродинамического давления и трения вдоль внешней поверхности КА и акустическим воздействием. 2) Определение газодинамических характеристик обтекания, которые являются необходимой информацией для расчета плотности конвективных и радиационных тепловых потоков к поверхности КА
Возможны два подхода к исследованию воздействия потока газа на испытуемый объект:
- Исследуемый объект располагается неподвижно в экспериментальной установке, а обтекаемому его поверхность газу сообщается определенная относительная скорость.
- Исследуемому объекту сообщается определенная скорость относительно неподвижной газовой среды.
Первый подход реализуется в аэродинамических трубах, в которых создается газовый поток с требуемыми параметрами, обтекающий исследуемое тело.
Второй подход реализуется с применением баллистических установок или ракетных трасс.
Как в первом, так и во втором случае испытания проводятся на маломасштабных моделях изделий, что объясняется ограниченностью энергетических возможностей испытательных центров. В связи с этим моделирование условий обтекания испытываемых объектов, обработка и интерпретация результатов испытаний на моделях основывается на теории подобия физических явлений . Физическое подобие газодинамических процессов предполагает наличие геометрического, кинематического и динамического подобия. Геометрическое подобие предполагает пропорциональность сходственных линейных размеров для модели и натуры. Кинематическое подобие предполагает , что кинематические характеристики сходственных частиц подобных потоков, обтекающих геометрически подобные тела , пропорциональны, т.е. в пропорциональные отрезки времени частицы проходят подобные пути, а скорости и ускорения в сходственных точках пропорциональны и ориентация этих векторов в пространстве одинакова. Динамическое подобие предполагает, что силы, действующие в сходственных точках, пропорциональны по величине и одинаково ориентированы.
Подобие называется полным , если во всем пространстве, окружающем модель и натуру , соблюдается подобие картин обтекания в целом. Если это условие не соблюдается, то подобие называется неполным или частичным.
Если записать уравнения Навье-Стокса
в безразмерном виде то для двух
гидродинамически подобных течений
эти уравнения окажутся совершенно
идентичными. Безразмерные уравнения
Навье-Стокса в качестве коэффициентов
(параметров ) содержат следующие
безразмерные комплексы, состоящие из
размерных параметров:
,
,
,
, где
- соответственно характерный размер,
скорость, давление, плотность, динамический
коэффициент вязкости, ускорение земного
тяготения, характерное время. Подстрочный
индекс
относится к параметрам невозмущенного
потока газа . Первый безразмерный
комплекс называют в газовой динамике
числом Струхаля (Sh) ,
второй - числом Фруда (Fr)
, третье – числом Эйлера (Eu)
, четвертое – числом Рейнольдса (Re
).
Очевидно , что для геометрически и
кинематически подобных течений
безразмерные уравнения движения будут
одинаковыми в том случае, если каждый
из этих комплексов имеет одно и то
же значение для натурного объекта и
модели и если в сходственных точках
этих потоков относительные значения
плотности и вязкости одинаковы (
). Отмеченные безразмерные комплексы
являются, таким образом, критериями
динамического подобия для геометрически
и кинематически подобных систем.
В сжимаемой среде критерий Эйлера
( Eu) можно представить
с помощью известного выражения для
скорости звука
в виде Eu=
; это значит, что в случае газовых
течений появляются два дополнительных
критерия подобия :
Число Пуассона
и число Маха
, значения которых при подобии течений
около модели и натуры должны быть
одинаковыми
,
.
