Анализ технических решений постановки аэродинамического эксперимента

В данной статье представлены результаты патентного поиска изобретений, используемых для постановки аэродинамических экспериментов. Сделаны выводы по основным тенденциям разработки новых технических решений в данном направлении.

Ключевые слова: аэродинамический эксперимент, патентный поиск, аэродинамическая труба.

При проведении научно-исследовательских работ одной из важнейших задач является проведение патентных исследований. «Патентный поиск — это процесс отбора соответствующих запросу документов или сведений по одному или нескольким признакам из массива патентных документов или данных, при этом осуществляется процесс поиска из множества документов и текстов только тех, которые соответствуют теме или предмету запроса» [1]. Проведен анализ изобретений, применяемых для организации экспериментов в аэродинамических трубах.

В патенте RU 2 690 097 C1 «Устройство изменения положения модели в рабочей части аэродинамической трубы» (от 21.05.2018 года) приведено устройство, технический результат которого заключается в повышении жесткости и быстродействия для задания положения модели в рабочей части АТ. Изобретение содержит: узел крепления державки для установки модели и три пары стоек, шарнирно соединенных одним концом с узлом крепления державки в двух сечениях, а другим концом с тремя каретками, размещенными на двух установленных в рабочей части продольных направляющих с возможностью перемещения посредством автономных приводов (рис.1) [2].

Рис. 1. Патент RU 2 690 097 C1 [2, с. 2]

Изобретение, приведенное в патенте RU 2 661 746 C1 «Устройство для управления положением модели в аэродинамической трубе» (от 05.10.2017), содержит державку, серповидную стойку, привод и станину (рис.2).

Привод выполнен в виде трех линейных цилиндров, ориентированных так, чтобы обеспечить максимальную жесткость механизма и наименьшие усилия в приводе при эксплуатационных нагрузках и перемещениях модели. Данное изобретение расширяет возможности АТ, делая ее менее трудоемкой для изготовления и монтажа [3].

Устройство для исследования нестационарных характеристик модели в патенте RU 2 717 748 C1 (от 27.09.2019 года) содержит: державку, упругий шарнир с тензометрическим датчиком тензовесами, кронштейн для крепления модели и устройство взвода-сброса модели (рис.3). Данное изобретение расширяет типы и компоновки испытуемых моделей летательных аппаратов, увеличивает скорости потока и числа Рейнольдса в АТ, повышает безопасность и точности и уменьшает стоимости проводимых испытаний [4].

Рис. 3. Патент RU 2 717 748 C1 [4, с. 2]

В патенте RU 2 722 854 C1 «Способ управления положением модели в аэродинамической трубе» (от 28.10.2019 года) говорится о способе непрерывного изменения положения модели в набегающем потоке непрерывно в одной плоскости автоматически в соответствии с заданной программой в пределах характеристического ромба и учете габаритов модели в АТ (рис.4) [5].

Рис. 4. Патент RU 2 717 854 C1 [5, c. 2]

Предложенный в патенте RU 2 477 460 C1 (от 14.07.2011 года) способ определения коэффициентов аэродинамических сил и моментов, основанный на установившимся вращении модели летательного аппарата относительно оси и гармоническом изменении при этом углов атаки и скольжения относительно их установочных значений, расширяет возможности проводимых в АТ исследований (рис.5) [6].

Рис. 5. Патент RU 2 477 460 C1 [6, с. 2]

Патент RU 2 531 097 C1 «Способ определения статических и нестационарных аэродинамических производных моделей летательных аппаратов и устройство для его осуществления» (от 29.04.2013 года) приведен на рис.6.

Рис. 6. Патент RU 2 531 097 C1 [7, c. 3]

Изобретение включает в себя: поворотный круг в рабочей части АТ; стойку на поворотном круге; подвижную раму; державку модели с тензовесами; привод; датчики поворота рамы и державки. Технический результат данного патента заключается в расширении возможностей определения статических и нестационарных аэродинамических производных моделей летательных аппаратов в АТ [7].

Задачей полезной модели патента RU 144 390 U1 (рис.7) является подтверждение научно-технических положений путем экспериментального исследования аэродинамических характеристик летательного аппарата (определения зависимости коэффициента лобового сопротивления и коэффициента подъемной силы от угла атаки модели) [8].

Патент RU 2 441 214 C1 «Устройство для экспериментального определения комплексов вращательных и нестационарных производных» от 03.06.2010 года (рис.8) описывает устройство, содержащее державку для крепления модели летательного аппарата, измеритель аэродинамических сил и моментов, раму, двигатель, устройство преобразования вращения вала двигателя в поступательные колебания вертикальной штанги и механизм колебаний модели [9]. Данное изобретение повышает точность измерений и расширяет функциональные возможности предыдущих образцов.

Рис. 8. Патент RU 2 441 214 C1 [9, c. 2]

Таким образом, анализ патентной информации позволил определить, что основными направлениями разработки технических решений при организации аэродинамических экспериментов, проводимых в АТ, направлены на решение следующих задач:

– повышение жесткости и быстродействия для задания положения моделей в АТ;

– расширение экспериментальных возможностей АТ;

– уменьшение трудоемкости для изготовления и монтажа оборудования;

– повышение точности и безопасности проведения испытаний;

– уменьшение стоимости проведения аэродинамических испытаний.

1. ГОСТ Р 15.011–96 Система разработки и постановки продукции на производство (СРПП). Патентные исследования. Содержание и порядок проведения.
2. Козловский В. А., Лагутин В. И. Устройство для изменения положения модели в рабочей части аэродинамической трубы: пат. RU 2690097 C1 № 2018118698, 21.05.2018; опубл. 30.05.2019, Бюл. № 16. 8 с.
3. Дядченко Г. Ф., Атякшев В. В., Меренкова И. В., Сурков Е. А. Устройство для управления положением модели в аэродинамической трубе: пат. RU 2661746 C1 № 2017135392, 05.10.2017; опубл. 19.07.2018, Бюл. № 20. 7 с.
4. Колинько К. А. Устройство для исследования нестационарных аэродинамических характеристик модели в аэродинамической трубе: пат. RU 2717748 С1 № 2019130539, 27.09.2019; опубл. 27.09.2019, Бюл. № 9. 9 с.
5. Пономарев А. С. и др. Способ управления модели в аэродинамической трубе: пат. RU 2722854 C1 № 2019134421, 28.10.2019; опубл. 04.06.2019, Бюл. № 18, 15 с.
6. Виноградов Ю. А. и др. Способ определения коэффициентов аэродинамических сил и моментов при установившемся вращении летательного аппарата и устройство для его осуществления: пат. RU 2477460 C1 № 2011129089/28, 14.07.2011; опубл. 10.03.2013, Бюл. № 7. 21 с.
7. Жук А. Н., Колинько К. А., Храбров А. Н. Способ определения статических и нестационарных аэродинамических производственных моделей летательных аппаратов и устройство для его осуществления: пат. RU 2531097 C1 № 2013119644/28, 29.04.2013; опубл. 20.10.2014, Бюл. № 29. 18 с.
8. Солодовников А. В. и др. Установка для исследования аэродинамических характеристик модели летательного аппарата: пат. RU 144 390 U1 № 2014103892/12, 04.02.2014; опубл. 20.08.2014, Бюл. № 23. 8 с.
9. Колин И. В. и др. Устройство для экспериментального определения комплексов вращательных и нестационарных производных: пат. RU 2441214 C1 № 2010122573/28, 03.06.2010; опубл. 27.01.2012, Бюл. № 3.10 с.