Шестикомпонентные вращающиеся тензометрические весы для испытания соосных винтов

DOI: 10.34759/vst-2020-1-53-64

Авторы

Манвелян В. С.

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

e-mail: vagan.manvelyan@tsagi.ru

Аннотация

При исследовании влияния на технические характеристики систем и конструктивное выполнение корпуса летательного аппарата (ЛА) газо- и гидродинамических процессов в проектируемой конструкции одной из задач является измерение суммарных нагрузок, действующих на высокооборотистые воздушные винты, в том числе и соосной схемы. В статье представлена конструкция и основные принципы работы устройства для измерения шести компонентов суммарных нагрузок, воздействующих на модель соосного винта в аэродинамическом эксперименте. Устройство состоит из двух отдельных вращающихся шестикомпонентных тензометрических весов (ВВ). Для расчета измерительной схемы использовались метод конечных элементов (МКЭ) и аналитические методы сопротивления материалов. Разработанная схема показала свою универсальность и масштабируемость, что позволяет говорить о возможности ее применения при измерении шести компонентов полной аэродинамической силы и момента, действующих на модели винтов различных летательных аппаратов. По результатам проведенной работы получен патент на изобретение.

Ключевые слова:

вращающиеся тензометрические весы, испытания винтов, соосные винты, экспериментальные основы создания ЛА

Библиографический список

1. Миодушевский П.В., Легович Ю.С. Разработка перспективного многоцелевого самолёта-конвертоплана // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 3. С. 55-63.

2. Никитин С.О., Макеев П.В. Проект скоростного вертолета схемы «Синхроптер» с толкающим воздушным винтом // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 1. С. 82-95.

3. Панасюченко П.С., Артамонов Б.Л. Выбор параметров поворотного рулевого устройства и оценка эф­фективности его применения на винтокрыле одновинтовой схемы // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 2. С. 7-13.

4. Шайдаков В.И. Аэродинамика винта в кольце с коллектором и коротким диффузором в режиме работы на месте // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 4. С. 36-46.

5. Шайдаков В.И. Аэродинамические характеристики системы «винт в кольце» в условиях обтекания го­ризонтальным потоком под нулевым углом атаки // Научный вестник МГТУ ГА. 2016. № 226(4). С. 165-175.

6. Назаров Д.В., Кондрякова А.В. Исследование обтекания винта с применением численных и экспериментальных методов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. Т. 20. № 4. С. 70-75.

7. Остроухов С.П. Аэродинамика воздушных винтов и винтокольцевых движителей: Монография. – М.: Физматлит, 2014. С. 61-62.

8. Богданов В.В., Волобуев В.С. Многокомпонентные тензометрические весы // Датчики и системы. 2004. № 3. C. 3-8.

9. Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения. – М.: Наука, 1964. – 720 с.

10. Philipsen I, Hoeijmakers H. Dynamic check and temperature correction for six-component rotating shaft balances // 4^th International Symposium on Strain- Gauge Balances (San Diego, California, USA, 10-13 May 2004).

11. Zimmermann С, Haberli W, Monkewitz M. Precise Measurement Technology Based on New Block-type and Rotating Shaft Balances // 27th AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference (Chicago, Illinois, USA, 28 June – 01 July 2010). DOI: 10.2514/6.2010-4541

12. Bret J.F., Leconte P, Vieira J.P. et. al. Rotating Shaft Balances for CRORs and Propellers // 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting (5-9 January 2015, Kissimmee, Florida). AIAA 2015-1790. DOI: 10.2514/ 6/2015-1790

13. Богданов В.В., Волобуев В.С., Горбушин А.Р. Иссле­дование тепловой динамики тензометрических ве­сов и разработка методов снижения их температур­ных погрешностей // Ученые записки ЦАГИ. 2009. Т. XL. № 5. С. 74-81.

14. Клеев И.В. Температурные динамические погрешности в тензометрических аэродинамических ше­стикомпонентных весах // Датчики и системы. 2007. № 2. С. 6-10.

15. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. – 10-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 592 с.

16. Мехеда В.А. Тензометрический метод измерения деформаций: Учебн. пособие. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. – 56 с.

17. Панфилов В.А. Электрические измерения: Учебник. – 3-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Ака­демия», 2006. – 228 с.

18. Бруяка В.А., Фокин В.Г. Инженерный анализ в ANSYS Workbench: Учебн. пособие. – Самара: Самарский гос. технический ун-т, 2010. – 271 с.

19. Bogdanov V.V., Lytov V.V., Manvelyan V.S. Development of the six-component rotating shaft balances for counter rotating open rotor testing // 18^th International Conference on the Methods of Aerophysical Research, ICMAR (27 June–3 July 2016, Perm, Russia). 2016. Vol. 1770. No. 1 . DOI: 10.1063/1.4963944

20. Богданов В.В., Лютов В.В., Манвелян В.С. Устройство для измерения составляющих векторов аэро­динамической силы и момента. Патент RU 2657340 C1. Бюлл. № 17, 13.06.2018.