3 / 13
М.А. Котов, Л.Б. Рулева, С.И. Солодовников, С.Т. Суржиков
20
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 3
До установки быстродействующего электромагнитного клапана с вероятностью
95 % случайная погрешность показаний датчика составляла 19,16 %, а после уста-
новки клапана снизилась до 8 %. Сумма систематической и случайной погрешно-
стей динамических датчиков в данном диапазоне измерений составляла 24,33 %,
а после установки клапана — 17 %. Таким образом, применение клапана повысило
точность измерения на ГУАТ.
Повышение точности экспериментальных работ, стабилизации параметров
и их соответствия заданным расчетным параметрам происходило также за счет
улучшения герметизации ГУАТ при использовании специальных витоновых
уплотнителей и течеискателя МС-3. Удалось достичь уровня натекания
в 10
–4
мбар/мин и стабильности заданных параметров по времени.
Для контроля давления не только в ударной, но и в аэродинамической части
ГУАТ как у сопла, так и у моделей были установлены PCB датчики динамическо-
го давления. Их показания сравнивались с расчетными данными в целях вали-
дации авторского расчетного кода.
Эксперименты проводились с уменьшением времени экспозиции видеоре-
гистрации от 2000 до 10
000 кадр/с картин обтекания моделей газовым потоком.
Выполнялся учет времени рассогласования между блоками аналого-цифровых
преобразователей (до 5 мкс).
Скорости падающей и отраженной ударных волн измеряли по сигналам датчи-
ков, расположенных в середине КНД на расстоянии 40 калибров от места разрыва
первичной мембраны (срабатывания клапана), и у сопла, на расстоянии 3,44 м друг
от друга. В целях повышения точности измерения скорости падающей и отражен-
ной ударных волн за счет исключения неравномерностей потока в измерительном
блоке у входа в сопло установлен дополнительный датчик на расстоянии 200 мм от
критического диаметра сопла. Таким образом, погрешность от неравномерности
скорости распространения ударной волны сведена к минимуму.
Приведенные технические приемы позволили увеличить точность, одно-
значность и повторяемость экспериментальных исследований.
Подготовка к валидирующим экспериментам включала в себя выбор моделей,
их изготовление, установку перед сверхзвуковым соплом в группу, сдвиг моделей
между собой для получения эффекта падения ударной волны на переднюю кромку
нижнего полуклина, проведение регламентных работ для функционирования ГУАТ.
Планированию подлежали режимы давлений в КВД, КНД и аэродинамической ча-
сти ГУАТ, а также число экспериментов, выбор и установка датчиков заданной точ-
ности и линейности. Полученные экспериментальные данные по обтеканию моде-
лей в ГУАТ, используемые для тестирования вычислительного моделирования
ударно-волновых процессов и газодинамических эффектов, соответствуют требо-
ваниям международного стандарта ИСО 5725-2 [5].
Описание моделей для экспериментальных исследований.
Для эксперимен-
тов изготовлены модели полуклиньев с острой и затупленной кромками, с
одинарным и двойным углами раствора. Модели для валидирующих эксперимен-