Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 34 - Den hypersoniske sjokk-tunnelen, av Torstein Fanneløp
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
en teori som med tilstrekkelig nøyaktighet vil
forutsi sjokkfrontens svekking. Det er
sann-synlig at denne svekkingen er det kombinerte
resultat av viskositet og de sekundære
bølge-system som alltid opptrer bak sjokkfronten i
et fysisk sjokkrør. En lovmessig sammenheng
med gyldighet for et større Mach-tallsomraade
har det imidlertid vist seg vanskelig aa finne.
Svekkingen av sjokkfronten gjør det
nødven-dig aa bestemme tilstanden bak denne
eksperi-mentelt. Dette kan lettest gjøres ved maaling
av sjokkfrontens hastighet. Trykkimpulsene
fra sjokkfrontens passering av to
kontrollpunkter montert etter hverandre paa
ekspan-sjonskammerets nedre ende ledes da til el
elektronisk telleverk, og hastigheten
bestem-mes. Dermed er ogsaa Ms kjent og tilstanden
bak sjokkfronten kan lett beregnes.
"Reell gass"-effekter reduserer foruten
stag-nasjonstemperaturen ogsaa den maksimale
prøvningstid betydelig ved høye hypersoniske
]Mach-tall. Men det har eksperimentellt vist seg
mulig aa oppnaa prøvningstider over det en
anser for aa være et minimum for praktisk
maaling av ærodynamiske krefter, overflate
temperatur og trykk. Den minimale praktiske
prøvningstid oppgis til et halvt millisekund5.
Denne tiden er bestemt paa grunnlag av
"response"-tider for tilgjengelige
instrumen-teringselementer som følsomme
aksellerome-tere, temperatur- og trykk-"pick-ups" etc.
Eksperimentelt arbeid med hypersoniske
sjokk-tunneler i større maalestokk har saa vidt
vites bare vært utført i USA. Det er i dag kjent
at ca. 30 store universitets og
industrilaboratorier har forskningsprogram i gang for
ut-vikling av forsøksutstyr og metoder som kan
bidra til bedre utnyttelse av sjokk-tunnellens
muligheter8. Det er karakteristisk at saa månge
industrilaboratorier har kommet aktivt med i
arbeidet de siste to aarene. Dette er et bevis
for, paa den ene side, at utviklingen av fly og
robotvaapen har ført til et behov for
informa-sjon som med rimelig kostnad bare kan
opp-naaes ved hjelp av hypersoniske
sjokk-tunnel-ler, og paa den annen side at sjokk-tunnelen er
saa vidt utviklet at industrien erkjenner deres
nytteverdi.
Det store problem er aa finne en
instrumentering som med tilstrekkelig nøyaktighet kan
maale og nedtegne data innenfor det korte
prøvningsintervallet. Tilfredsstillende utstyr
er alt utviklet for optiske studier (schlieren,
skyggebilder og interferensbilder), og muligens
for maaling av overflate temperatur0.
Derimot er der tydeligvis enda ikke utviklet
tilstrekkelig nøyaktige instrumenter for
maaling av aerodynamiske krefter. Rapporter fra
et sjokkrørssymposium, The Second Annual
Shock Tube Symposium, som i mars 1958 ble
holdt i Palo Alto, California, tyder paa at en
tilfredsstillende løsning enda ikke er i sikte.
Den saakalte "hot-shot" tunnellen som er et
direkte resultat av et utviklingsprogram for
hypersoniske sjokk-tunneller, representerer et
forsøk paa aa omgaa de vansker den korte
prøvningstiden skaper. Ved denne type
tunnel-ler värmes gassen i et trykk-kammer voldsomt
opp ved hjelp av utladning av sterke elektriske
felt. En plastic-plugg som sitter i
halstverrsnit-tet paa en konvergent-divergent dyse i
trykk-kammerets ene ende disintegrerer fullstendig
som følge av den enorme trykk- og
temperaturstigning, og gassen ledes via en hypersonisk
dysedel inn i en prøvningseksjon.
Hotshot-tunnellen byr liksom den hypersoniske
sjokk-tunnellen paa nærmest ubegrensede
muligheter for Mach-tall og stagnasjonstemperatur
simulering. Den krever imidlertid en enorm
økning i kostnadene jamført med
sjokk-tun-nellen, paa grunn av det kompliserte elektriske
anlegg som inngaar. Prøvningstiden (0,01—0,1
s) er imidlertid enda saa kort at
instrumen-teringsproblemene ikke blir vesensforskjellige
fra de en stilles överför ved den hypersoniske
sjokk-tunnellen.
Kanontunnelen
En annen variant er kanontunnelen10 hvor
driv-prinsippet nærmest kan karakteriseres som en
videreføring av den reflekterte metode.
Jamført med sjokktunnelen har kanontunnelen et
stort trykk-kammer og et lite (kort)
ekspan-sjonskammer. De to kammer er skilt fra
hverandre med en membran, og i umiddelbar
nær-het av denne er det plasert et lett stempel (av
nylon e.l.). Stemplet erstatter kontaktflaten i
prosessen og idet membranen brister, vil det
lette stemplet hurtig aksellereres opp til en
hastighet som nærmer seg den hastighet
kontaktflaten ville ha faatt med de samme
utgångs-betingelser. Gassen i ekspansjonskammeret
komprimeres ikke av stemplet direkte, men
snarere av sjokkfronten S og dens suksessive
refleksjoner fra henholdsvis
ekspansjonskam-merets lukkede nedre ende og stemplet. Tilslutt
oppnaaes trykkutjevning og forholdene
stabili-serer seg. Den gassmengde som naa er
inne-stengt föran stemplet vil i det her aktuelle
til-felle ha ekstremt høy temperatur og trykk. Fra
dette "stagnasjonskammer" ekspanderes
gassen gjennom en hypersonisk dyse inn i en
prøvningsseksjon.
Prøvningstiden for en typisk kanontunnel er
oppgitt til 0,2 s ved M = 10 og T0 = 5 000° K.
Ved saa länge prøvningstider vil
temperaturska-dene paa modell og tunnel bli betydelige, og
dette kan bli det som i praksis begrenser
ope-rasjonstiden. Det kan ogsaa by paa vansker aa
opprettholde konstante forhold i
prøvnings-seksjonen under et saa långt tidsintervall siden
paa den ene side, forholdene i
stagnasjons-kammeret vil endre seg som følge av gassens
varmetap til struktur og omgivelser, og paa den
annen side, ekspansjonsforholdet vil reduseres
som følge av den ikke neglisjerbare erosjon i
dysens minste tverrsnitt. Det samme forhold
gjør seg gjeldende ogsaa for
"hot-shot"-tun-nelens vedkommende.
Brukbarheten av et hypersonisk anlegg for
aerodynamisk forskning, avhenger ikke bare
av hvorvidt de aktuelle strømningsparametre
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 5 79
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
