Tunelele aerodinamice sau sufleriile aerodinamice

Tunelele aerodinamice sau sufleriile aerodinamice sunt instalatii ce produc un current de aer in jurul unei machete (model) a unui aparat de zbor, sau numainte a acestuia, in scopul efectuarii unor experiente de aerodinamica..

In raport cu cerintele aeronauticii si astronauticii, constructia instalatiilor corespunzatoare a capatat o dezvoltare multilaterala si foarte diversificata care au condos la stabilirea unor criterii dupa care se pot face anumite clasificari.

In raport cu modul de antrenare a aerului, tunelele aerodinamice sunt cu circuit deschis sau cu circuit inchis, iar in raport cu timpul de lucru sunt cu functionare continua sau cu intermitenta.

In functie de viteza atinsa in zona de experienta a tunelului respective, aceste instalatii aerodinamice se pot clasifica dupa cum urmeaza:

Tunele subsonice de viteze mari M ≤ 0,5 ;

Tunele subsonice de viteze mari 0,5 ≤ M ≤ 0,9;

Tunele transsonice 0,9 ≤ M ≤ 1,3;

Tunele supersonice 1,3 ≤ M ≤ 5,0;

Tunele hipersonice M > 5,0

Tunele aerodinamice pentru viteze mici

Aceste suflerii sunt de regula cu functionare continua si realizeaza viteze de curgere a aerului in domeniul vitezelor subsonic - incompresibil.

Au forma unor tuburi de sectiune variabila ( convergent- divergent) si pot fi cu circuit deschis sau inchis.

Partile componente ale unei suflerii subsonice cu circuit deschis sunt :

tubulatura convergent - divergent ;

ventilatorul care este antrenat de un motor exterior ;

colectorul ;

camera de experiente.

Tunele subsonice de viteze mari

Constructiv se aseamana cu sufleriile de viteze mici.Din cauza vitezei mari de curgere aerul se incalzeste si influenteaza precizia lucrarilor efectuate daca nu se iau masuri corespunzatoare .

Apare deci necesitatea cuplarii unei instalatii de racire care poate fi un radiator sau o instalatie care schimba aerul .

Varianta cea mai simpla din punct de vedere constructiv este cea la care inainte de intrarea in colector este evacuata o parte din aerul incalzit si dupa difuzor este prelevat aer rece din mediul exterior .

Tunele transonice

Ele pot fi cu circuit inchis si functioneaza continua sau cu circuit deschis si functionare intermitenta . Cu exceptia camerei de experiente, o suflerie transsonica cu functionare continua nu difera de o suflerie subsonica de viteza mare sau supersonica cu functionare continua, iar o suflerie transsonica cu intermitenta nu difera esential de o suflerie supersonica cu intermitenta .

Aici numerele Reynolds trebuie sa fie aproximativ 6 * 10 pentru grade de turbulenta de 0,1% pentru a obtine rezultate apropiate de cele din zborul liber.

La numerele Mach apropiate de 1, in sufleriile aerodinamice cu zona experimentala cu pereti rigizi se produce fenomenul de blocaj sau infundare caracterizat prin faptul ca in ciuda cresterii raportului de compresie, numarul Mach nu mai creste , facand astfel imposibila experimentarea in domeniul nr.M apropiat sau egal cu unitatea .

Tunele supersonice

Aceste instalatii sunt, dupa tipul de functionare de doua feluri :

- suflerii cu functionare intermitenta

- suflerii cu functionare continua

Cele cu intermitenta se pot clasifica in :

- suflerii cu rezervor de vacuum ;

- suflerii cu rezervor de presiune ;

- suflerii combinate.

Ele pot functiona si in regim transsonic. Cerintele actuale si de perspectiva cer in acest regim de viteza in primul rand numere Reynolds Re> 6 * 10 ceea ce nu se poate realiza decat prin variatia presiunii. Aceasta face ca sufleriile cu rezervor de presiune (pana la 10 atm) sa capete o larga intrebuintare.

Tot din acest motiv, sufleriile supersonice cu functionare continua si circuit inchis sunt larg raspandite .

Tunele hipersonice

Realizarea unor astfel de suflerii a fost impusa de cerintele navigatiei cosmice . O racheta balistica intercontinentala poate atinge pe o distanta de aproximativ 10.000 km in timpul zborului M= 22 .

La asemenea viteze apar fenomene de disociere si de ionizare, chiar de formare de compusi noi , cum ar fi oxidul de azot.

In asemenea situatii aerul nu se mai poate considera un gaz perfect, iar raportul caldurilor specifice poate sa scada de la 1,4 la 1,13.

Ionizarea poate duce la interactiuni cu campul magnetic, a.i. se poat modifica fortele care actioneaza in zbor asupra corpului.

Metoda de cercetare in domeniul hipersonic recurge la suflerii aerodinamice hipersonice care folosesc ca agent de lucru aerul sau heliul.Pentrua se atinge M > 5 se foloseste tot procedeul detentiei in ajutaje .

La atingerea acestor numere Mach, caderea de temperatura este atat de mare incat apare pericolul lichefierii mediului de lucru .

Daca se foloseste ca mediu de lucru aerul, el este in prealabil incalzit pentru ca dupa detenta lichefierea sa fie inlaturata.

Daca se foloseste ca agent de lucru heliul, dificultatile dispar, deoarece acesta are o temperatura de lichefiere mult mai joasa decat aerul.

Astfel se poate atinge M = 30 fara a fi necesara incalzirea, dar principala deficenta ramane faptul ca nu permite modelarea fenomenelor legate de schimbarea propietatilor aerului la temperaturi inalte.