Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Туннель переменной плотности
Туннель переменной плотности (9423916012) .jpg
Туннель переменной плотности в Исследовательском центре Лэнгли с приводным двигателем (слева), трубопроводом компрессора (спереди) и оператором (справа).
АкронимVDT
Другие именаАэродинамическая труба № 2
ИспользуетИзмерение аэродинамических качеств крыловых профилей.
Известные эксперименты«Технический отчет NACA 460: Характеристики 78 связанных сечений аэродинамического профиля по результатам испытаний в аэродинамической трубе переменной плотности» [1]
ИзобретательМакс Мунк
ПроизводительНьюпорт-Ньюс Судостроительная компания и компания сухого дока
МатериалСталь, дерево
Составные частиСтальной кожух высокого давления, воздушный компрессор, приводной двигатель, внутренняя испытательная секция
Похожие материалыNACA , Исследовательский центр Лэнгли

Переменная плотность Tunnel (ВДТ) была второй аэродинамической трубой в Национальном консультативном комитете по аэронавтике ( NACA ) исследовательский центру Лэнгли . Предложенная немецким аэрокосмическим инженером Максом Мунком в мае 1921 года, это была первая в мире аэродинамическая труба переменной плотности, которая позволила проводить более точные испытания небольших моделей, чем те, которые можно было получить с помощью атмосферных аэродинамических труб. [2] Он активно использовался в качестве аэродинамической трубы с 1923 года до выхода на пенсию в 1940-х годах. Историк Исследовательского центра Лэнгли Джеймс Р. Хансен писал, что VDT обеспечил результаты, превосходящие результаты использовавшихся в то время атмосферных аэродинамических труб, и отвечал заNACA , предшественник НАСА , «мирового лидера в аэродинамических исследованиях». [3] Сейчас он выставлен на территории Лэнгли, недалеко от старого конференц-центра Рейда и является национальным историческим памятником .

Техническое назначение [ править ]

Чтобы точно измерить аэродинамику масштабных моделей, плотность воздуха, используемого в аэродинамической трубе, также должна быть масштабирована для воспроизведения реальных условий, которые могут повлиять на полномасштабный самолет .

Число Рейнольдса представляет собой количественную оценку сложного поведения динамических жидкостей и рассчитывается как отношение сил инерции к силам вязкости в потоке. Число Рейнольдса определяется как [4]

куда:

Аэродинамические трубы, которые использовались до создания ВДТ, могли работать только при нормальном атмосферном давлении. В результате масштабные модели в ранних аэродинамических трубах встречались с воздухом с числами Рейнольдса, которые были отклонены в множитель, обратном масштабу модели (т.е. модель 1:10 будет отклонена в 10 раз). Без правильного масштабирования числа Рейнольдса воздух, протекающий над масштабной моделью, будет реагировать на полномасштабный самолет совершенно иначе, чем на аэродинамическую трубу. Если полномасштабный аэродинамический профиль должен быть смоделирован в аэродинамической трубе с помощью мелкомасштабной модели, число Рейнольдса может быть сопоставлено толькоза счет увеличения скорости или его плотности или за счет уменьшения вязкости. Туннель переменной плотности был спроектирован и построен для работы под давлением; решение этой проблемы за счет увеличения плотности воздуха для увеличения числа Рейнольдса. Впоследствии VDT смог обеспечить более точные измерения аэродинамических качеств, поскольку он смог точно воспроизвести реакцию воздуха в полном масштабе. [5]

История [ править ]

Происхождение [ править ]

В 1920 году Национальный консультативный комитет по аэронавтике принес Макс Мунк , немецкий аэрокосмический инженер и студент Прандтль в Геттингенском университете , работать на них в Америке. После окончания Первой мировой войны Мунку потребовалось два президентских указа для работы в NACA, и, как сообщается, ему было трудно приспособиться к организационной структуре NACA, которая не была так строго определена, как в Германии. [6] Тем не менее, в том же году он предложил свой революционный проект туннеля переменной плотности. [2]

Танк Туннеля переменной плотности прибывает в 1922 г.

Большой стальной бак высокого давления VDT был спроектирован с рабочим давлением до 20 атмосфер и был построен компанией Newport News Shipbuilding and Dry Dock Company в Ньюпорт-Ньюсе, штат Вирджиния . [3] Резервуар был 34,5 футов (10,5 м) в длину и 15 футов (4,6 м) в диаметре. Стенки танка было 2 1 / 8   в (54 мм) толщиной. Для танка требовалось 85 тонн (77,3 тонны) стали. Испытательная секция имела диаметр 5 футов (1,5 м), что соответствовало существующей аэродинамической трубе NACA № 1, которая представляла собой туннель открытого цикла, работающий при атмосферном давлении. Аэродинамическая труба переменной плотности имела замкнутую конструкцию с кольцевым обратным потоком для минимизации объема резервуара. [7] Вентилятор с двигателем мощностью 250 л.с. мог развивать воздушную скорость до 82 км / ч. [8]

Чертеж в разрезе оригинальной испытательной секции с закрытым горлом (вверху) и неудавшейся испытательной секции после пожара с открытым горлом 1927 года (внизу).

Во время пожара в 1927 году внутренняя деревянная испытательная секция VDT была разрушена и была перестроена с открытой конструкцией, прежде чем из-за осложнений потребовалась ее повторная перестройка с закрытой конструкцией. VDT вновь поступил на вооружение в 1930 году и продолжал помогать персоналу Лэнгли в измерении аэродинамических качеств аэродинамических поверхностей, пока в 1940-х годах он не был признан устаревшим и преобразован в резервуар высокого давления для других аэродинамических труб. VDT был выведен из эксплуатации в 1978 году и был объявлен национальным историческим памятником в 1985 году из-за своего исторического влияния, положившего основу для начала космических полетов. [8]

Исследование использования [ править ]

Профили NACA (от NACA 0006 до NACA 6721.), используемые в техническом отчете NACA 460.

Туннель использовался для исследований более 20 лет, вплоть до 1940-х годов. VDT в основном использовался для испытаний аэродинамических поверхностей, поскольку конструкция крыла была наиболее актуальной проблемой в ранней авиации. [3] Примечательно, что VDT предоставил данные для 78 классических форм профиля, которые были опубликованы в 1933 году в «Характеристики 78 связанных сечений профиля по результатам испытаний в аэродинамической трубе переменной плотности», Технический отчет NACA 460. [1] [9 ] ] Эти данные были использованы при проектировании американских самолетов времен Второй мировой войны, таких как Douglas DC-3 , Boeing B-17 Flying Fortress и Lockheed P-38 Lightning.. Кроме того, VDT использовался при испытании конструкций с тонкими аэродинамическими профилями и аэродинамических профилей с низким лобовым сопротивлением, которые использовались при проектировании P-51 Mustang, и уменьшил лобовое сопротивление почти на две трети. [3]

Статус национальной исторической достопримечательности [ править ]

3 октября 1985 года Служба национальных парков США признала туннель переменной плотности национальным историческим памятником. В номинации упоминалось, что VDT ответственен за создание «NACA как технически компетентной исследовательской организации ... [омолаживающих] американские аэродинамические исследования, которые со временем привели к созданию лучшего самолета в мире». [10] Здание, в котором он изначально располагался, было снесено в 2014 году; танк теперь демонстрируется на территории Лэнгли. [11] [10]

Туннель переменной плотности
Национальный регистр исторических мест США
Национальная историческая достопримечательность США
Реестр достопримечательностей Вирджинии
Фотография 1929 года туннеля переменной плотности, Истман Джейкобс - крайний слева.
Место расположенияХэмптон, Вирджиния
Координаты37 ° 4′43 ″ с.ш., 76 ° 20′39 ″ з.д. / 37.07861 ° с.ш. 76.34417 ° з.д. / 37.07861; -76,34417 Координаты: 37 ° 4′43 ″ с.ш., 76 ° 20′39 ″ з.д.  / 37.07861 ° с.ш. 76.34417 ° з.д. / 37.07861; -76,34417
Построено1921-1923 гг.
АрхитекторМакс Мунк
NRHP ссылка  No.85002795
VLR  No.114-0143
Знаменательные даты
Добавлено в NRHP3 октября 1985 г.
Назначенный НХЛ3 октября 1985 г. [8]
Назначенный VLR18 февраля 1986 г. [12]

См. Также [ править ]

  • Аэродинамические трубы
  • Число Рейнольдса
  • Динамика жидкостей
  • NACA
  • Исследовательский центр Лэнгли
  • Макс Мунк
  • Истман Джейкобс
  • Список национальных исторических достопримечательностей в Вирджинии
  • Национальный реестр списков исторических мест в Хэмптоне, Вирджиния

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2008-04-30 . Проверено 30 апреля 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ) Информация о техническом отчете NACA 460
  2. ^ a b «О новом типе аэродинамической трубы» (PDF) . Национальный консультативный комитет по аэронавтике . Проверено 26 мая 2018 .
  3. ^ a b c d Хансен, Джеймс Р. (1986). Ответственный инженер: история авиационной лаборатории Лэнгли, 1917–1958 . НАСА. п. 65.
  4. ^ Зоммерфельд, Арнольд (1908). «Ein Beitrag zur hydrodynamischen Erkläerung der turbulenten Flüssigkeitsbewegüngen (Вклад в гидродинамическое объяснение турбулентных движений жидкости)». Международный конгресс математиков . 3 : 116–124.
  5. ^ Баальс, DD; Корлисс, WR (1981). Аэродинамические трубы НАСА . НАСА. п. 15.
  6. ^ Тейлор, Д. Брайан; Кинни, Джереми; Ли, Дж. Лоуренс (2003). Хансен, Джеймс Р. (ред.). Ветер и за его пределами: документальное путешествие в историю аэродинамики в Америке . НАСА. С. 557, 578.
  7. ^ «Туннель переменной плотности» . НАСА . НАСА . Проверено 27 мая 2018 года .
  8. ^ a b c «Туннель переменной плотности» . Сводный список национальных исторических достопримечательностей . Служба национальных парков . Архивировано из оригинала на 2008-05-01 . Проверено 27 июня 2008 года .
  9. ^ "Технический отчет 460: Характеристики 78 связанных профилей профиля от испытаний в аэродинамической трубе переменной плотности" (PDF) . Проверено 26 мая 2018 .
  10. ^ a b Форма номинации NRHP
  11. ^ Национальные исторические достопримечательности НАСА Лэнгли
  12. ^ "Реестр достопримечательностей Вирджинии" . Департамент исторических ресурсов Вирджинии . Архивировано из оригинального 21 сентября 2013 года . Проверено 19 марта 2013 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Авиация: от песчаных дюн до звуковых ударов - служба национальных парков Откройте для себя наш маршрут путешествия, посвященного общему наследию
  • Культурные ресурсы НАСА в Лэнгли: туннель переменной плотности