Гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба (ГУАТ)

• Перечень оборудования
• Методики измерения
• Типовые работы и оказываемые услуги
• Регламент доступа к оборудованию
• Проект договора на выполнение работ и оказания услуг для проведения научных исследований, а также осуществления экспериментальных разработок
• Форма заявки на выполнение работ и оказание услуг для проведения научных исследований, а также осуществления экспериментальных разработок
• Порядок расчета стоимости нестандартных услуг
• План работы УНУ
• Адрес расположения
• Руководитель работ
• Описание
• Выборочный список публикаций, подготовленных с использованием установки

Перечень оборудования

• Блоки установки, образующие общий канал диаметром 80 мм и последовательно соединенные между собой секции: камера высокого давления, цилиндрический канал, гиперзвуковое сопло, вакуумная камера. Общая длина установки: 15–21 м.
• Сверхвакуумные (10^–7 атм) безмасляные турбомолекулярные откачные посты 2 шт: «Вихрь» (Россия), SST-551 (Германия, 500 л/с).
• Широкодиапазонный вакуумный датчик с дисплеем (Германия, 10^–9 атм).
• Высокоскоростная цифровая видеокамера (Германия, 10000 кадров/с).
• Высокочастотные датчики динамического давления с блоками питания, сертифицированные, иностранного (PCB, 500 КГц, США) и отечественного производства.
• Клапан быстродействующий КБ 80-50 (РФ, время срабатывания 0,002 с, патент РФ и США).
• Аналого-цифровые преобразователи (Россия, 10 МГц).
• Спектрограф Horiba.

Методики измерения

1. Методика проведения экспериментов на гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе (ГУАТ).
2. Методика визуализации ударно-волновых структур, получаемых при обтекания моделей гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) в ГУАТ.
3. Методика регистрации параметров давления.
4. Методика регистрации теплового потока на поверхностях модели ЛА.
5. Методика верификации и валидации ударно-волновых процессов.

Типовые работы и оказываемые услуги

1. Исследование ударно-волновых взаимодействий моделей фрагментов летательных аппаратов (ЛА) с потоками смесей газов на числах Маха M=4,5–8 в аэродинамическом блоке ГУАТ с помощью высокоскоростной камеры и теневого прибора ИАБ-451.
2. Исследование давления торможения лобовых частей моделей ЛА на числах Маха M=4,5–8 в аэродинамическом блоке ГУАТ сертифицированными PCB датчиками.
3. Исследование физико-химической кинетики газовых смесей и термофизических свойств ударных волны в ударной части ГУАТ.
4. Исследование теплового потока на поверхности клиновидных моделей при числах Маха М=5.

Стоимость типовых работ определяется контрактом на договорной основе.

Регламент доступа к оборудованию

Доступ к ГУАТ для проведения научных исследований и осуществления экспериментальных разработок в интересах третьих лиц имеют только уполномоченные сотрудники лаборатории радиационной газовой динамики.

Проект договора на выполнение работ и оказания услуг для проведения научных исследований, а также осуществления экспериментальных разработок

tube_dogovor_template.pdf

Форма заявки на выполнение работ и оказание услуг для проведения научных исследований, а также осуществления экспериментальных разработок

tube_reguest_form.pdf

Порядок расчета стоимости нестандартных услуг

Минимальная цена одного испытания образца (модели) составляет 184769 руб. 36 коп.

Фактическая стоимость услуги определяется с учетом продолжительности испытания, сложности конфигурации эксперимента, объема диагностики и расчетов параметров эксперимента, а также объемов собираемой и обрабатываемой информации.

План работы УНУ

План работы УНУ на 2024 г.

1. Радиационная и магнитная газовая динамика высокоскоростных течений и разрядных явлений, физика горения, взрыва, взаимодействия лазерного излучения и высокоэнтальпийных потоков с веществами и материалами. Госконтракт 124012500440-9.
2. Неравновесные физико-химические процессы в радиационной и магнитной газовой динамике. Грант РНФ 22-11-00062.
3. Модернизация ГУАТ. Установка новых клапанов и измерительной камеры.
4. Прочие работы.

План работы УНУ на 2023 г.

1. Радиационная и магнитная газовая динамика высокоскоростных течений, разрядов и плазмы, механика горения, взрыва и взаимодействия лазерного излучения и высокоэнтальпийных потоков с веществами и материалами. Госконтракт 123021700057-0.
2. Неравновесные физико-химические процессы в радиационной и магнитной газовой динамике. Грант РНФ 22-11-00062.
3. Прочие работы.

Адрес расположения

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН)
Лаборатория радиационной газовой динамики
119526, г. Москва, проспект Вернадского, д. 101, корп. 1, к. 029

Руководитель работ

Заведующий лабораторией радиационной газовой динамики
академик РАН Суржиков Сергей Тимофеевич

Описание

ГУАТ предназначена для исследования картины обтекания гиперзвуковыми газовыми потоками смесями газов

• моделей профилей перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА);
• моделей простых геометрических форм для валидации разрабатываемых национальных кодов для ГЛА в реальных условиях эксплуатации;
• для исследования физико-химической кинетики газовых смесей и термофизических свойств ударных волн (УВ).

УНУ «Гиперзвуковая ударная аэродинамическая труба» (ГУАТ), являющаяся одновременно ударной и аэродинамической трубой, в настоящее время рассчитана на числа Маха М=6–12 с возможностью увеличения. ГУАТ автоматизирована, компьютеризирована, снабжена современным оборудованием (не старше 2011 г.) и современными сертифицированными датчиками, установленными как в ударной части трубы, так и на моделях ЛА. Гиперзвуковой поток формируется ударной волной в ударной части ГУАТ, что не требует больших энергетических затрат. ГУАТ располагает большим аэродинамическим блоком (800 л) со смотровым окном, выходом сопла и моделями, установленными перед ним. Ударно-волновые картины обтекания моделей гиперзвуковым потоком фиксируются быстродействующей видеокамерой. Суммарное время квазистационарных процессов составляет 15–30 мс. Уникальная конструкция ГУАТ позволяет за одну инициацию ударной волны фиксировать процессы обтекания моделей летательных аппаратов (ЛА) при различных числах Маха, что подтверждено патентами ИПМех РАН.

В Европе одними из наиболее известных установок являются «Гиперзвуковая аэродинамическая труба H-3» Института гидродинамики фон Кармана, рассчитанная на M=6, и гиперзвуковая аэродинамическая труба с подвижным поршнем, М=14–20. Также известны аэродинамические установки в США и Австралии, на которых проводятся исследования высокотемпературных процессов. В нашей стране известны комплексы аэродинамических труб ЦАГИ (Т-116, Т-117), НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова (ГАУ), ИПРИМ РАН (М=2–7) для натурного моделирование условий полета в широком диапазоне. Однако аэродинамические трубы требуют большой расход энергии на компрессорные установки для обеспечения гиперзвукового напора газа и устройства для обеспечения равномерности потока.

Таким образом, УНУ ГУАТ – это малозатратная, широкодиапазонная по числам Маха установка, позволяющая оперативно исследовать обтекание моделей перспективных ЛА и моделей простых форм для валидации разрабатываемых расчетных кодов.

Выборочный список публикаций, подготовленных с использованием установки

1. Ruleva L.B., Solodovnikov S.I. Experimental Studies of Shock Wave Formation in a Diaphragmless Shock Tube // Fluid Dyn. (2023) Vol. 58. No. 8. P. 1577-1583.
   DOI: 10.1134/S001546282360270X
2. Солодовников С.И., Рулева Л.Б. Экспериментальные исследования газоразрядной плазмы в потоке // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2023. Т. 24. Вып. 4.
   DOI: 10.33257/PhChGD.24.6.1079
   [журнал]
3. Рулева Л.Б, Солодовников С.И.. Измерение тепловых потоков в аэродинамической ударной трубе с помощью калориметрических датчиков // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2022. Т. 23. Вып. 3.
   DOI: 10.33257/PhChGD.23.3.998
   [журнал]
4. Ruleva L., Solodovnikov S. Effect of vacuuming on gas-dynamic parameters // MATEC Web of Conferences (2022) Vol. 362. Article 01025.
   DOI: 10.1051/matecconf/202236201025
5. Mosharov V.E., Radchenko V.N., Senuev I.V., Kotov M.A., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I. and Surzhikov S.T. Preliminary experimental results of heat flux surface field registration at the hypersonic aerodynamic shock tube using temperature sensitive paint // Journal of Physics: Conf. Series 1009 (2018) 012036
   DOI: 10.1088/1742-6596/1009/1/012036
   [journal]
6. Ivanov I.A., Kotov M.A., Kryukov I.A., Ruleva L.B. and Solodovnikov S.I. Investigation of gas dynamic parameters of the conical nozzle block functioning in the Hypersonic Aerodynamic Shock Tube // Journal of Physics: Conf. Series 1009 (2018) 012037
   DOI: 10.1088/1742-6596/1009/1/012037
   [journal]
7. Kotov M.A., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I. and Surzhikov S.T. Preliminary experimental assessment of supersonic airflow behavior over ExoMars and X-43 inlet models using multiple flow regime shock tube // Journal of Physics: Conf. Series 1009 (2018) 012038
   DOI: 10.1088/1742-6596/1009/1/012038
   [journal]
8. Котов М.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И., Суржиков С.Т. Расчетно-экспериментальные исследования структуры высокоскоростного потока газа при обтекании моделей фрагментов летательных аппаратов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2017. Т. 1. № 3 (114). С. 18-30.
   DOI: 10.18698/0236-3941-2017-3-18-30
   [журнал]
9. Kotov M.A., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I. and Surzhikov S.T. Experimental and numerical study of supersonic flow over two blunted wedges // Journal of Physics: Conf. Series 815 (2017) 012025
   DOI: 10.1088/1742-6596/815/1/012025
   [journal]
10. Kotov M., Ruleva L., Solodovnikov S. Experimental Studies of Supersonic Flow Characteristics between Two Wedges // В сборнике: 8th AIAA Theoretical Fluid Mechanics Conference, AIAA AVIATION Forum, (AIAA 2017-3349).
    DOI: 10.2514/6.2017-3349
11. Kotov M., Kryukov I., Ruleva L., Solodovnikov S. The Investigation of Shock-Wave Interaction with Aerodynamic Models // В сборнике: 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA SciTech Forum, (AIAA 2017-0262).
    DOI: 10.2514/6.2017-0262
12. Котов М.А., Крюков И.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И., Суржиков С.Т. Обтекание моделей гиперзвуковых летательных аппаратов и простых геометрических форм в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе // Инженерный журнал: наука и инновации. № 9. 2016.
    DOI: 10.18698/2308-6033-2016-9-1537
    [eLibrary]
13. Котов М.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И., Суржиков С.Т. Экспериментальные исследования обтекания моделей в виде двух плоских полуклиньев // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2015. Т. 16. Вып. 4.
    [журнал]
14. Котов М.А., Крюков И.А., Рулева Л.Б., Солодовников С.И., Суржиков С.Т. Обтекание цилиндра с клином в гиперзвуковой ударной аэродинамической трубе // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2015. Т. 16. Вып. 4.
    [журнал]

Информация на апрель 2024 г.

См. также: ГУАТ на портале НТИРФ в каталоге УНУ