Газодинамічні закономірності процесів раптової розгерметизації відсіків літального апарата.

Abstract

В диссертации представлены результаты расчетных и экспериментальных исследований газодинамических закономерностей процессов внезапной разгерметизации отсеков летательного аппарата (ЛА). В работе выдвинуты гипотезы об установлении функциональной зависимости между параметрами политропного процесса с постоянным показателем политропы для определения газодинамических процессов и пульсаций газа в отсеке, расхода газа без коэффициента расхода, о выполнении условия квазистационарности. Гипотезы доказаны и подтверждены результатами численных и экспериментальных исследований в стендовых, наземных, летных условиях на моделях и натурных отсеках. Впервые обобщены и разработаны основные этапы проведения исследований газодинамических и аэроакустических процессов в отсеках. Разработаны стенды для исследования газодинамических и аэроакустических процессов истечения газа из отсека, течения газа в зазоре и силового воздействия газа на экран. По результатам проведенных теоретических, расчетно-экспериментальных, стендовых исследований на моделях и натурных отсеках ЛА впервые обоснованы и предложены: метод определения параметров воздуха в кабине ЛА при разгерметизации отсека, основные положения установления функциональной зависимости между параметрами процесса внезапной разгерметизации отсека, метод установления функциональной зависимости между параметрами газодинамического процесса в отсеке с учетом модели по априорной информации, методика проведения газодинамических расчетов отсеков при внезапной разгерметизации отсеков ЛА. Впервые установлены закономерности газодинамических, аэроакустических процессов в отсеке при его внезапной разгерметизации внутрь смежного отсека и в неограниченный объем, и истечении газа через круглое и «рваное» отверстия, щель, отверстие, которое образовано по эффекту «пробка». Впервые установлены функциональные зависимости между параметрами политропного процесса с постоянным показателем политропы по параметрам заторможенного потока в отсеке с учетом пульсаций газа. Получены уравнения и частные решения силового воздействия газа на экран при знакопеременной силе, при истечении газа через отверстие переменной площади. Проведены исследования и установлены закономерности процессов в отсеке при истечении газа из «большого» отсека, с учетом упругих свойств отсека, на основе тела переменной массы, при подводе(отводе) газа(энергии), для многообъемной кабины, для определения расхода газа, скорости распространения пульсаций газа, критериев поддержания постоянного давления и температуры газа, повреждающего воздействия газа при взрыве пневматика в нише шасси ЛА. Впервые разработан численный метод определения утечки из герметической кабины по экспериментальным данным, полученным при испытаниях натурного фюзеляжа ЛА. На основании проведенной проверки герметичности кабины в полете установлены функциональные зависимости между параметрами газодинамических процессов в отсеке при изменении параметров воздуха по политропе с постоянным показателем политропы. Впервые проведен статистический анализ утечки реальных герметических кабин и получены их уравнения в зависимости от объема, компоновки кабины и условий эксплуатации ЛА. В результате проведенных стендовых и летных исследований разработаны эффективные способы и средства по уменьшению пульсаций газа в продувочной магистрали теплообменника системы подготовки воздуха в пилоне двигателя ЛА и на входе в выпускной клапан системы автоматического регулирования давления. На основании полученных научно-прикладных результатов впервые были сертифицированы самолеты по внезапной разгерметизации отсеков и взрыве пневматика в нише шасси в соответствии с требованиями АП-25, FAR-25, CS-25.