[發明專利]基于激波風洞的高超聲速進氣道自起動測試裝置

有效

• 申請號: 201110342078.8
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102507203A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 岳連捷;肖雅彬;彭輝;陳立紅;張新宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明屬于高超聲速推進技術領域，特別涉及高超聲速進氣道的自起動性能測試裝置。

背景技術

高超聲速進氣道作為超燃沖壓發動機的關鍵部件，對發動機的推力性能具有至關重要的影響。當燃燒室反壓過高、飛行攻角過大或飛行速度過低時，高超聲速進氣道可能會出現不起動的流動現象，導致進氣道阻力大幅提高，流量急劇降低，發動機會損失其推力性能，且嚴重影響飛行器的升阻特性。因此，高超聲速進氣道的一個基本設計要求即為具有自起動能力。

Kantrowitz曾從理論上給出了進氣道起動的最大面積收縮比限制條件[參見Kantrowitz?A.，Donaldson?C.，Preliminary?Investigation?of?Supersonic?Diffusers，NACA?WRL-713，1945]，但由于其假定的起動過程為正激波吞入流態，與高馬赫數下進氣道起動過程存在較大偏差，許多高超聲速進氣道超過了此限制條件，仍可以起動[參見Van?Wie?D?M，Kwok?F?T，Starting?Characteristics?of?Supersonic?Inlet，AIAA?96-2914]。因此，高超聲速進氣道的自起動性能主要依靠試驗手段考核。

進氣道自起動考核試驗一般需要在進氣道下游連接可調喉道，首先縮小喉道形成高的反壓，產生進氣道不起動流動現象，之后擴大喉道使得高反壓條件消失，檢測進氣道流態是否恢復至起動狀態，以判斷該進氣道是否具有試驗條件下的自起動能力[參見Hui-jun?Tan，Shu?Sun，Oscillatory?Flows?of?Rectangular?Hypersonic?Inlet?Unstart?Caused?by?Downstream?Mass-Flow?Choking.Journal?of?Propulsion?and?Power，2009，25(1)；Rodi?P.E.，Emami?S.，Unsteady?Pressure?Behavior?in?a?Ramjet/Scramjet?Inlet.Journal?of?Propulsion?and?Power，1996，12(3)]。通常這一過程需要一定的調節時間，而只能在秒量級運行時間的下吹式風洞上開展。

激波風洞運行成本較低，快捷方便，一般噴管直徑(實驗區面積)也較連續下吹式風洞大，在高超聲速進氣道的研究中發揮了重要作用。但由于其穩定運行時間為毫秒量級，上述常規的自起動試驗考核手段無法應用。中國科技大學利用在隔離段內放置輕質堵塞物的方法誘發進氣道不起動現象，隨輕質堵塞物被氣流吹出來考察進氣道自起動特性[參見李祝飛，黃舶，楊基明等，激波風洞中高超聲速進氣道起動問題實驗研究，第三屆高超聲速科技學術會議，2010]。但這一試驗過程中堵塞物一直處于運動狀態，即下游膨脹波不斷前傳，進氣道不起動階段不存在擬穩定周期性流動形態(即不受下游干擾的周期性喘振流動，且穩定工作時長大于其周期)。因此這一試驗模擬手段的有效性、可重復性無法保證。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于激波風洞的高超聲速進氣道自起動測試裝置，能夠模擬進氣道不起動階段的擬穩定周期性流態，且具有足夠時長，并在設定的時間范圍內考察進氣道自起動特性，保證了自起動試驗的有效性及可重復性。

本發明的一種基于激波風洞的高超聲速進氣道自起動測試裝置包括：

高超聲速進氣道，設置在風洞試驗艙內，所述高超聲速進氣道的入口端與所述風洞實驗艙的風洞噴管相對；

膜片，通過夾膜裝置安裝在所述高超聲速進氣道的出口端；

電阻絲，設置在所述膜片上；

延時點火裝置，在檢測到所述風洞噴管的壓力信號時，根據預設的延時時間，對所述電阻絲導電，并將所述膜片燒蝕。

優選地，所述延時點火裝置包括：

皮托壓測量探針，設置在所述風洞噴管上；

延時脈沖信號發生器，檢測所述皮托壓測量探針輸出的壓力信號，當檢測到有壓力信號輸出時，在設定的延遲時刻輸出脈沖信號；

脈沖高能點火器，接收到所述延時脈沖信號發生器輸出的脈沖信號后，使所述電阻絲導電，從而將所述膜片燒蝕。

優選地，所述膜片為滌綸膜片。

本發明解決了利用激波風洞開展高超聲速進氣道自起動特性研究的試驗手段問題，可模擬進氣道不起動階段的擬穩定周期性流態，且具有足夠時長，并在設定的時間范圍內考察進氣道自起動特性，保證了自起動試驗的有效性及可重復性。

附圖說明