nguphysСибирский физический журналSIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS2541-9447Новосибирский государственный университет10.25205/2541-9447-2023-18-1-43-52nguphys-247Research ArticleФИЗИКА ЖИДКОСТИ, НЕЙТРАЛЬНЫХ И ИОНИЗОВАННЫХ ГАЗОВPHYSICS OF A FLUID, NEUTRAL AND IONIZED GASESИсследование самовозбуждающихся колебаний по тангажу коническо-сферического тела при числе Маха М = 1,75 и двух моментах инерцииStudy of Self-Excited Pitch Oscillations of Conical-Spherical Body at Mach Number M = 1.75 and Two Moments of InertiaМищенкоН. А.MishchenkoN. A.

Мищенко Никита Андреевич, лаборант

Новосибирск

Nikita A. Mishchenko, Laboratory Assistant, Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS

Novosibirsk

nikita.mishchenko@yahoo.comhttps://orcid.org/0009-0006-7380-0529ЧасовниковЕ. А.ChasovnikovE. A.

Часовников Евгений Александрович, кандидат технических наук, научный сотрудник

Новосибирск

Evgeniy A. Chasovnikov, Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS

chas@itam.nsc.ruИнститут теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАНРоссияKhristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RASRussian Federation2023290820231814352Copyright © Мищенко Н.А., Часовников Е.А., 20232023Мищенко Н.А., Часовников Е.А.Mishchenko N.A., Chasovnikov E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nguphys.elpub.ru/jour/article/view/247

Проведены испытания коническо-сферического тела в сверхзвуковой аэродинамической трубе на установке свободных колебаний по углу тангажа при числе Маха М = 1,75 и двух моментах инерции тела относительно оси вращения. Для тела с большим моментом инерции получены автоколебания с амплитудой около 10 град. Впервые обнаружен феномен вырождения автоколебаний для тела с меньшим моментом инерции. Предпринята попытка смоделировать феномен при помощи обыкновенного линейного дифференциального уравнения первого порядка.

Tests of a conical-spherical body in a supersonic wind tunnel were carried out on a free oscillation installation along the pitch angle at a Mach number M = 1.75 and two moments of inertia of the body relative to the axis of rotation. For a body with a large moment of inertia, self-oscillations with the amplitude of ca. 10 deg were obtained. For the first time, the phenomenon of degeneration of self-oscillations for a body with a smaller moment of inertia has been discovered. An attempt was made to model the phenomenon using an ordinary linear differential equation of the first order

коническо-сферическое телоаэродинамическое демпфированиесамовозбуждающиеся колебанияавтоколебанияconical-spherical bodyaerodynamic dampingself-excited oscillationsself-oscillationsРабота выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2021–2023 годы (проект FWNE-2021-0012). Эксперименты проведены на базе ЦКП «Механика»The work was carried out within the framework of the Program of Fundamental Scientific Research of the State Academies of Sciences for 2021–2023 (project FWNE-2021-0012). The experiments were carried out using the equipment of the Joint Access Center “Mechanics”.ReferencesKazemba C. D., Braun R. D., Clark L. G., Schoenenberger M. Survey of Blunt Body Supersonic Dynamic Stability // Journal of Spacecraft and Rockets. Vol. 54, No 1. 2017. P. 109–127.Kazemba C. D., Braun R. D., Clark L. G., Schoenenberger M. Survey of Blunt Body Supersonic Dynamic Stability // Journal of Spacecraft and Rockets. Vol. 54, no. 1. 2017. P. 109–127.Adamov N. P., Chasovnikov E. A. Self-induced oscillations of a cone with a hemispherical rear part at low supersonic velocities. American Institute of Physics Conference Proceedings, 2018. V. 2027. P. 030150-1 – 030150-5.Adamov N. P., Chasovnikov E. A. Self-induced oscillations of a cone with a hemispherical rear part at low supersonic velocities // American Institute of Physics Conference Proceedings, 2018. Vol. 2027. P. 030150-1–030150-5.Федяевский К. К., Блюмина Л. Х. Гидродинамика отрывного обтекания. М.: Машиностроение, 1977. 120 с.Fedyaevsky K. K., Blyumina L. Kh. Hydrodynamics of separated flow. M.: Mashinostroenie, 1977. 120 p.Часовников Е. А., Часовников С. А. О критериях подобия при экспериментальном моделировании движения летательных аппаратов с помощью маломасштабных моделей // Теплофизика и аэромеханика. 2017, Том 24, № 1. С. 1–6.Chasovnikov E. A., Chasovnikov S. A. On similarity criteria at the experimental modeling of the flying vehicles motion with the aid of small-scale models // Thermophysics and Aeromechanics. 2017. Vol. 24, no. 1. P. 1–6.Часовников Е. А., Часовников С. А. Методы определения эквивалентного аэродинамического демпфирования моделей спускаемых аппаратов при испытаниях на установке свободных колебаний // Теплофизика и аэромеханика. 2019. Том 26, № 1. С. 1–8.Chasovnikov E. A., Chasovnikov S. A. Methods for determining the equivalent aerodynamic damping of reentry vehicle models tested in a setup with free oscillations // Thermophysics and Aeromechanics. 2019. Vol 26, no. 1. P. 1–8.Часовников Е. А. Особенности аэродинамического момента и демпфирования тангажа модели возвращаемого аппарата при свободных колебаниях на сверхзвуковых скоростях // Теплофизика и аэромеханика. 2020. Том 27, № 3.С. 347–355.Chasovnikov E. A. Specific features of the aerodynamic moment and the pitch damping of a re-entry vehicle model exercising free oscillations at supersonic speeds // Thermophysics and Aeromechanics. 2020. Vol. 27, no. 3. P. 331–338.Chasovnikov E. A. Mathematical modeling of self-induced oscillations of a segmental-conical body with free movement in the pitch angle. American Institute of Physics Conference Proceedings 2351, 030073, 2021, P. 030073-1–030073-22. DOI: 10.1063/5.0051976.Chasovnikov E. A. Mathematical modeling of self-induced oscillations of a segmental-conical body with free movement in the pitch angle / American Institute of Physics Conference Proceedings, 2021. P. 030073-1–030073-22. DOI 10.1063/5.0051976Adamov N. P., Gurin A. M., Chasovnikov E. A. Methodical investigations of aerodynamic derivatives of a sharp cone on a setup with free oscillations at supersonic velocities. American Institute of Physics Conference Proceedings, 2018, V. 2027, P. 030151-1–030151-8.Adamov N. P., Gurin A. M., Chasovnikov E. A. Methodical investigations of aerodynamic derivatives of a sharp cone on a setup with free oscillations at supersonic velocities / American Institute of Physics Conference Proceedings. 2018. Vol. 2027. P. 030151-1–030151-8.Белоцерковский С. М., Скрипач Б. К., Табачников В. Г. Крыло в нестационарном потоке газа. М.: Наука, 1971. 768 с.Belotserkovsky S. M., Skripach B. K., Tabachnikov V. G. Wing in non-stationary gas flow. M.: Nauka, 1971. 768 p.Адамов Н. П., Мищенко Н. А., Часовников Е. А. О динамических коэффициентах демпфирования конически-сферического тела при числе Маха М = 3,3 // Сибирский физический журнал. 2022. Том 17, № 1. С. 34–46.Adamov N. P., Mishchenko N. A., Chasovnikov E. A. About the Dynamic Damping Coefficients of a Segmental-Cone Model at Mach M = 2.3 // Siberian Journal of Physics. 2022. Vol. 17, no. 1. P. 34–46.Abe T., Sato S., Matsukawa Y., Yamamoto K., Hiraoka K. Study for dynamically unstable motion of reentry capsule. The institute of Space and Astronautical science // Report SP No. 17, 2003. P. 301–332.Abe T., Sato S., Matsukawa Y., Yamamoto K., Hiraoka K. Study for dynamically unstable motion of reentry capsule. The institute of Space and Astronautical science // Report SP No. 17, 2003. P. 301–332.Часовников Е. А. К вопросу о разделении комплексов аэродинамических производных для задач динамики полета самолетов // Известия вузов. Авиационная техника. 2011, № 3. С. 47–49.Chasovnikov E. A. On the issue of separating complexes of aerodynamic derivatives for problems of aircraft flight dynamics // Izvestiya vuzov. Aviation technology. 2011. No. 3. P. 47–49.Tobak M., Wehrend W. R. Stability derivetives of cones at supersonic speeds // Technical Note № 3788, NASA AMES, 1956. 43 p.Tobak M., Wehrend W. R. Stability derivetives of cones at supersonic speeds // NASA AMES, 1956. Technical Note № 3788. 43 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.