[發明專利]高超聲速風洞實驗艙

有效

• 申請號: 201210584316.0
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103063398A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 周勇為;王振國;劉衛東;易仕和;周進;梁劍寒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術領域

本發明涉及風洞實驗領域，特別地，涉及一種高超聲速風洞實驗艙。

背景技術

風洞實驗是依據運動的相對原理，將實驗模型或者實物固定在地面人工環境中，人為制造氣流通過，以模擬空中各種飛行狀態，獲取實驗數據。風洞實驗廣泛應用于導彈、高超聲速飛行器、空天飛機的模型實驗，是航空航天領域內非常重要的地面試驗設備。高超聲速風洞一般包括加熱器、噴管、實驗艙、擴壓器、引射器（或真空罐）、氣源系統、控制系統等，實驗艙是實驗模型的場所，是風洞的重要部件，要滿足不同實驗模型、實驗任務的需要。

實驗艙上游與噴管相連，下游與擴壓器連接，風洞實驗是將實驗模型放置于實驗艙中進行相應實驗。實驗艙需滿足以下幾個方面的基本要求：

1）、實驗艙的氣動性能好，空氣動力學性能要求好，以確保高超聲速風洞的啟動性能和實驗性能；

2）、實驗艙具有足夠的空間，以保證大尺寸的實驗模型進入艙體后，余下的空間仍能滿足實驗雷諾數及幾何模擬精確性的要求；

3）、氣密性好，實驗時實驗艙內壓力一般情況下接近真空，但出現特殊情況時也有正壓力，不能出現氣體泄漏現象，否則影響風洞氣動和實驗性能，因此，實驗艙的氣密性要好；

4）、結構和剛度高，由于試驗過程中，不管是在真空條件或者正壓條件下，為防止實驗艙艙體受力變形，所選用艙體需要能承受相應氣壓的壓力，而不能變形或者破壞；

5）、進出方便，風洞實驗中，部分模型需要安裝在實驗艙內、或者需要進一步調整模型的姿態。此時，相關操作人員就需要進入實驗艙內。因此，模型或者操作人員能否方便的進出實驗艙也成為考驗實驗艙的一個重要指標；

6）、數據采集方便，不同實驗條件下，實驗艙需要滿足測量、數據采集、流場顯示的要求。

現有的風洞設備中的實驗艙，其基本的原理圖如圖1所示，實驗艙1的上游與噴管2連接，下游與擴壓器3連接，實驗模型4置于噴管2的出口并且位于實驗艙1的中心位置。對于高超聲速風洞實驗艙的外形設計，一般有兩種，即方形實驗艙和圓形實驗艙。方形實驗艙和圓形實驗艙各有優缺點，這兩種類型的實驗艙在風洞設備中均使用過，這里不再詳細討論。

為了滿足實驗模型及操作人員進出艙體的要求，傳統的實驗艙一般都在側面上設有艙門，具體結構如圖2及圖3所示，包括實驗艙艙體10、艙門20’、支撐件30等主要部分，艙門20’一般都開在實驗艙艙體10的側面，艙門20’的尺寸依據實驗模型的大小而不同。當處理大尺寸的實驗模型時，艙門20’的尺寸亦較大。實驗艙的艙門20’質量都較大，從幾十公斤到幾百公斤，甚至數噸。

當大型的實驗模型進行風洞實驗時，由于實驗模型的尺寸大、質量大，進出實驗艙1將非常困難，且實驗模型在實驗艙1內部還需要安裝、調整位置，同時實驗人員、儀器設備、操作工具等均需要進出實驗艙1，由于艙門20’的空間有限，實驗艙1將非常不方便實驗和操作，且操作人員的勞動強度大，實驗效率低。

為了達到大型實驗模型進出實驗艙1的目的，現有技術只能通過加大實驗艙艙體10和/或艙門20’的尺寸，無疑會增加了實驗艙1的造價，且即使采取以上措施，由于實驗艙1進出的空間有限，仍然不能解決大型實驗模型進出實驗艙1困難和操作不方便等問題，也不會減少操作人員的勞動強度，同時實驗效率較低。

發明內容

本發明目的在于：提供一種高超聲速風洞實驗艙，該高超聲速風洞實驗艙的進出空間大，以解決現有的高超聲速風洞實驗艙的進出空間有限，高超聲速風洞實驗艙內大型實驗模型安裝及維護困難，實驗效率低的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高超聲速風洞實驗艙，包括實驗艙艙體，實驗艙艙體上開設有艙門，實驗艙艙體沿縱向的截面為圓形，艙門為與實驗艙艙體活動連接的圓弧形翻蓋，當實驗艙艙體處于閉合狀態時圓弧形翻蓋的圓弧截面的圓心在實驗艙艙體沿軸向的中心線上。

進一步地，圓弧形翻蓋的圓弧角度的角度范圍為60°~210°。

進一步地，圓弧形翻蓋固定連接有第一鉸鏈件，實驗艙艙體固定連接有第二鉸鏈件，第一鉸鏈件和第二鉸鏈件經一共用的鉸鏈軸鉸鏈連接。

進一步地，實驗艙艙體上用于容納圓弧形翻蓋的開口的外周設有一在圓弧形翻蓋與實驗艙艙體閉合時起到密封作用的密封結構。

進一步地，密封結構包括位于開口的外周的密封框架，密封框架在與圓弧形翻蓋相向的側面向內設有凹槽，在凹槽內設置有一充氣密封件；當圓弧形翻蓋閉合后，充氣密封件內充滿氣體而膨脹，以與圓弧形翻蓋緊密接觸。

進一步地，充氣密封件為圓形橡膠管。