Проект спортивної вертикальної аеродинамічної труби для тренування парашутистів

архів новин аеросамари

Ідея про будівництво спортивної аеродинамічної труби в Самарі не нова і розглядалася вже багато раз, але кожного разу не знаходила розвитку через великий обсяг потрібних капіталовкладень. Сучасні аеродинамічні труби для тренувань парашутистів - це складні інженерні споруди, бюджет яких обчислюється в мільйонах доларів. ВУкаіни тільки недавно відкрили першу вертикальну трубу замкнутого типу для тренування парашутистів в Чехова, під Москвою, побудовану за американським проектом. Роботи по цій трубі затягнулися через труднощі в підключенні електроенергії для чотирьох електродвигунів, сумарна потужність яких понад 1.3 мегават і через велику вартість проекту.
У той же час в світі є великий досвід побудови аеродинамічних труб на двигунах внутрішнього згоряння, авіаційних і дизельних.
ВУкаіни успішно експлуатуються труби Аеропоток і Торнадо, що працюють на автомобільних і танкових дизелях, потужністю від 500 к.с. до 1000л.с.

Вертикальна аеродинамічна труба замкнутого типу для тренування парашутистів в г.Чехове, що під Москвою, побудована за американським проектом.

Вертикальна аеродинамічна труба відкритого типу для тренування парашутистів - Аеропоток.

Пересувна вертикальна аеродинамічна труба відкритого типу - атракціон «Торнадо».

Застосування автомобільних дизелів дозволяє при тих же характеристиках потоку, знизити витрати на будівництво труби в кілька разів, правда при цьому зростають експлуатаційні витрати, але не більше ніж на 15%, що дозволяє швидше окупити проект. Попит на тренування в Чеховської трубі настільки великий, що планується перевести її на цілодобовий режим роботи, що поки обмежується наявністю інструкторів.
До недоліків труб Аеропоток і Торнадо можна віднести низьку швидкість потоку і нерівномірність потоку по перетину робочої частини, що не дозволяє використовувати їх для тренувань спортсменів високого рівня підготовки. Фактично, труби такої аеродинамічної схеми придатні лише в якості атракціонів.
Було прийнято рішення про розробку аеродинамічної труби з високими характеристиками потоку. Проект передбачає розробку силової установки на базі широко поширених турбодизелей ЯМЗ 7511. потужністю по 400к які встановлюються на вантажних МАЗах. Для цього проектується, виготовляється і випробовується шестилопатеві вентилятор, розрахований на споживану потужність в 400к діаметром 3м з тяговим зусиллям близько 1.5 тонн. Всі аеродинамічні розрахунки, і розробка геометрії вентилятора проводяться на кафедрі аерогідродинаміки СГАУ з безпосередньою участю зав. кафедрою - проф. Шахова В.Г. Розробка технології і виготовлення лопатей вентилятора взяла на себе фірма «Авіаспектр», що має більш ніж п'ятнадцятирічний досвід розробки та виготовлення повітряних гвинтів для легких літаків і Дельталети, а так само виробництва силових конструкцій зі склопластику.

Склопластикові лопатка спрямляющего апарату вентиляційної установки.

Обклеєна склопластиком лопать гвинта вентиляційної установки.

Дерев'яна заготівля лопаті гвинта.

Проектування конструкції аеродинамічної труби, її вузлів і агрегатів ведеться фахівцями конструкторського бюро Аеросамари, які мають великий досвід у створенні легкої авіаційної техніки. Розроблена ними система проектування, заснована на поєднанні аеродинамічного моделювання з експериментами в аеродинамічних трубах СГАУ, а так само застосування тривимірного моделювання при розробці конструкцій дозволив їм створити ряд вдалих моделей легких літаків.

Тривимірна модель легкого двомісного багатоцільового літака F-32 Яструб.

Легкий двомісний багатоцільовий літак F-32 Яструб.

Легкий двомісний гідролітак Катран.

Для відпрацювання і зняття характеристик гвинто-моторної групи будується експериментальна аеродинамічна труба з діаметром робочої частини 2.2 м. Компонування труби була обрана з умов забезпечення мінімального опору, що дозволяє отримати максимальну швидкість потоку в робочій частині - до 65м / с. В цьому випадку трубу можна буде використовувати для тренування професійних спортсменів. На базі такої силової установки можна скомпонувати одно-, двох-, трьох- і чотиримоторні аеродинамічні схеми як відкритого так і закритого типу з діаметром робочої частини до 5м.
Була скомпонована аеродинамічна схема, що дозволяє віднести вентилятор досить далеко від робочої частини і, за рахунок застосування звужується сопла з вирівнює гратами (хонейкомб) отримати рівномірне поле швидкостей в робочій частині.

Ескізний проект вертикальної аеродинамічної труби для тренування парашутистів.

Попередні аеродинамічні розрахунки показали, що для отримання максимальної швидкості в робочій зоні, необхідно зменшувати опір вихідного дифузора. Це можна зробити або збільшивши його висоту, або застосувавши дифузор іншої форми. Була виготовлена ​​модель ступеневої дифузора і проведені продувки на дослідному стенді СГАУ. Паралельно були проведені розрахунки чисельним методом у розрахунковому пакеті.

Експерементальні дослідження моделі вихідного дифузора на кафедрі «аерогідродинаміки» СГАУ. Допитливий погляд натураліста говорить про важливість вимірів.

Мала горизонтальна аеродинамічна труба відкритого типу кафедри «аерогідродинаміки» СГАУ. Під керівництвом проф.Шахова В.Г. йдуть роботи.

Результати розрахунку вихідного дифузора чисельним методом. Поле швидкостей в векторній формі.

Отриманий коефіцієнт опору виявився занадто великим і дозволяв отримати швидкість в робочій зоні не більше 55 м / с в разі повного збігу реальних характеристик гвинтокорилої групи з розрахунковими. Була знайдена і оптимізована інша форма дифузора, що має прийнятне опір

Тривимірна модель нового варіанту вихідного дифузора вертикальної аеродинамічної труби для тренування парашутистів.

Результи розрахунку нового варіанту вихідного дифузора - поле швидкостей в векторній формі.

Місто:
Львів

Всім привіт. У мене ще кілька питань по аеротрубе. Я недавно бачив трубу казанського авіаінститут, точна копія труби Людвіґ Прандтль, як в геттінгентском університеті, замкнутого типу з відкритою робочою частиною діаметром 2м. Але я звернув увагу на те як зроблений дифузор - засасивающійц канал. Там по уявному великому радіусу колектора зроблено ніби дві вхідні насадки і між ними - щілину. Центральна - труба - дифузор який якраз і має кут розкриття приблизно 4 градуси як ви говорили, має довжину близько 1,5 діаметра раб. частини. І потім йде вентилятор. А над ним на початку зроблена насадка з авіація. профілем і між ними - щілину. І ось цей обід - кільце і труба утворюють уявний колектор. Мені сказали, що це зроблено для зменшення гідравлічних втрат, а отже для зменшення довжини дифузора.
1) так чи це і за рахунок чого ці втрати зменшуються?
2) від чого і як залежить довжина дифузора?
3) чому перед вентилятором треба спочатку робити колектор, а потім його розширювати? адже ми ж, рас

Через вплив в'язкості поперечний переріз струменя, що виходить у відкриту робочу частину з сопла збільшується. Тому поперечний переріз збірного колектора більше поперечного перерізу сопла на виході в робочу частину (для збереження постійним витрата по довжині тракту аеродинамічної труби). Однак процес втекания струменя в канал нестійкий. В результаті виникають пульсації швидкості в робочій частині. Для зниження цих пульсацій використовують кілька способів. Один з них полягає в розміщенні «бублика» на вході в канал, а на стінках цього каналу роблять «вікна».
Перед вентилятором дифузор може бути, а може й не бути. Це залежить від узгодження з характеристиками вентилятора. Але перед першим поворотним коліном необхідно знизити швидкість потоку для зменшення гідравлічних втрат на поворот потоку. Ось чому в цій частині тракту труби розташовують дифузор.

Місто:
Львів

а чому ж тоді дифузор перед гвинтом має досить велику довжину? і чому б тоді не поставити гвинт відразу за колектором? і друге. а якими залежностями виражається узгодження дифузора з характеристиками вентилятора? які це формули?

Якоїсь чіткої залежності немає. З практики рекомендують перед гвинтом не менш половини діаметра циліндричну частину, а вже далі маса варіантів.

Місто:
Львів

і, до речі, на вашій трубі вентилятор теж коштує не відразу за радіусом-колектором, а трохи далі. і по-моєму там теж є невелике расшіреніе.для чого у вас так зроблено і не залежить це від потужності вентилятора?

Там немає розширення. Просто циліндричний канал. Це не залежить від потужності, а потрібно для заспокоєння потоку перед гвинтом і вирівнювання поля швидкостей.