[實(shí)用新型]一種高超音速飛行器地面模擬試驗(yàn)用激波隧道

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320016087.2
• 申請(qǐng)日: 2013-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203178060U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙強(qiáng);辛凱;董宏曉;王天運(yùn);劉瑞朝;梁仕發(fā);黃魁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍總參謀部工程兵科研三所
• 主分類(lèi)號(hào): G01M9/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M9/00;B64F5/00
• 代理公司: 洛陽(yáng)明律專(zhuān)利代理事務(wù)所 41118
• 代理人: 李路平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于高速飛行器超音速流場(chǎng)模擬技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種高超音速飛行器地面模擬試驗(yàn)用激波隧道，可廣泛適用于高超音速飛行器超音速流場(chǎng)的地面模擬。

技術(shù)背景

在航空領(lǐng)域中，高超音速飛行器需要經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)來(lái)考核飛行器氣動(dòng)性能及發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。按照研制的階段性和試驗(yàn)空間環(huán)境，可以將試驗(yàn)分成兩大類(lèi)，即地面模擬和飛行試驗(yàn)。目前，地面模擬試驗(yàn)中能模擬發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流和外流條件的主要有風(fēng)洞模擬試驗(yàn)和火箭橇滑軌試驗(yàn)。

風(fēng)洞是用于地面模擬飛行器高空飛行姿態(tài)的最重要的氣動(dòng)模擬試驗(yàn)設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)超音速流場(chǎng)的地面模擬。作為重要地面模擬設(shè)備之一，爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞能夠很好地模擬出高超音速飛行器在高空飛行時(shí)的流場(chǎng)條件。激波風(fēng)洞是應(yīng)用適當(dāng)強(qiáng)度的入射激波壓縮被驅(qū)動(dòng)段內(nèi)的試驗(yàn)氣體，產(chǎn)生滿足要求的駐室狀態(tài)，而產(chǎn)生的高壓、高聲速驅(qū)動(dòng)氣體是激波風(fēng)洞研制的重要關(guān)鍵技術(shù)。已經(jīng)發(fā)展的高焓激波風(fēng)洞主要有三種驅(qū)動(dòng)方式：加熱輕氣體方式、自由活塞方式和爆轟驅(qū)動(dòng)方式。加熱輕氣體方式主要通過(guò)高熱比輕氣體的爆轟使氣體的速度達(dá)到超音速；自由活塞和爆轟驅(qū)動(dòng)方式主要通過(guò)產(chǎn)生高壓狀態(tài)的氣體驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)段的空氣達(dá)到超音速。

爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞具有產(chǎn)生高焓試驗(yàn)氣流的能力強(qiáng)、提供的有效試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行成本低、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。但爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞所需氣源系統(tǒng)很大，此種風(fēng)洞建設(shè)周期長(zhǎng)，試驗(yàn)費(fèi)用高。同時(shí)為滿足長(zhǎng)時(shí)間、高馬赫數(shù)、高總壓的地面模擬試驗(yàn)，所需爆炸裝藥量非常大，設(shè)備的口徑及技術(shù)指標(biāo)很難滿足要求。

火箭橇滑軌試驗(yàn)是將試驗(yàn)件置于滑軌上的滑橇上，通過(guò)滑橇尾部固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)滑橇的推進(jìn)，模擬試驗(yàn)件高速運(yùn)行的工作特性及空中姿態(tài)，考核試驗(yàn)件的工作性能。受到火箭撬推力和行程的限制，進(jìn)行較大尺寸的原型飛行器試驗(yàn)有較大難度。同時(shí)，火箭撬試驗(yàn)存在試驗(yàn)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、安全性低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的由此產(chǎn)生，提供一種高超音速飛行器地面模擬試驗(yàn)用激波隧道，通過(guò)采用爆轟和充壓共同驅(qū)動(dòng)的激波隧道，實(shí)現(xiàn)對(duì)秒級(jí)高超音速氣流的模擬試驗(yàn)，能夠真實(shí)模擬飛行器在空間中的流場(chǎng)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)高超音速飛行器氣動(dòng)性能及發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的檢驗(yàn)，提高能量利用率，降低試驗(yàn)成本，縮短試驗(yàn)周期。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是：一種高超音速飛行器地面模擬試驗(yàn)用激波隧道，其主要由設(shè)置在內(nèi)部不可更換的氣體動(dòng)力活塞形成段、驅(qū)動(dòng)段、被驅(qū)動(dòng)段和設(shè)置在外部可以置換的過(guò)渡段、噴管段和試驗(yàn)段組成，氣體動(dòng)力活塞形成段位于激波隧道尾部，其內(nèi)均布有多個(gè)氣體動(dòng)力活塞；所述驅(qū)動(dòng)段位于氣體動(dòng)力活塞形成段和被驅(qū)動(dòng)段之間，其內(nèi)徑截面為等截面段；所述被驅(qū)動(dòng)段的內(nèi)徑截面為由大到小的變截面段；所述過(guò)渡段連接在被驅(qū)動(dòng)段和噴管段之間，其內(nèi)徑截面也為由大到小的變截面段；在過(guò)渡段與噴管段的連接法蘭之間連接有密封膜片；所述的試驗(yàn)段位于噴管段的前面，用于固定高超音速飛行器。

本實(shí)用新型所述氣體動(dòng)力活塞由氣體動(dòng)力活塞內(nèi)鋼板、高密度聚氨酯泡沫和氣體動(dòng)力活塞外包鋼板組成，其中，高密度聚氨酯泡沫位于氣體動(dòng)力活塞內(nèi)鋼板和氣體動(dòng)力活塞外包鋼板之間。

本實(shí)用新型所述氣體動(dòng)力活塞形成段內(nèi)的氣體動(dòng)力活塞為七個(gè)，由氣體動(dòng)力活塞間柔性填充物支撐固定。

本實(shí)用新型所述的氣體動(dòng)力活塞形成段、驅(qū)動(dòng)段和被驅(qū)動(dòng)段由內(nèi)鋼板和鋼筋混凝土組成。

本實(shí)用新型所述噴管段為拉瓦爾噴管，其截面直徑為由小變大并具有流線性光滑曲面的鋼結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型所述的試驗(yàn)段為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型所述的密封膜片為預(yù)拱膜片。

本實(shí)用新型在所述密封膜片的凹面中心位置設(shè)置有切割機(jī)構(gòu)，所述切割機(jī)構(gòu)主要由藥托、起爆藥柱和柔性切割索組成，藥托的上端開(kāi)口端留有翻沿，翻沿上均勻布置有藥托卡槽，藥托的下端設(shè)有雷管插孔，起爆藥柱放置在藥托內(nèi)，在藥托翻沿的藥托卡槽內(nèi)均設(shè)置有等長(zhǎng)的柔性切割索，柔性切割索由中心部位呈輻射狀向四周發(fā)射并與密封膜片緊密接觸。