[發(fā)明專利]一種帶有滑動熱補償功能的高溫真空風(fēng)洞試驗艙和擴壓器整體結(jié)構(gòu)及滑動熱補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711155311.5
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107966262B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹知紅;田寧;鄒樣輝;齊斌;趙玲;岳暉;張凱;張利嵩;那偉;楊馳;李彥良;夏吝時;姜一通;李文浩;肖澤娟;張昕;曹宇清;魯宇;朱廣生;李建林;孟剛;周巖;水涌濤;張巖;陳衛(wèi)國;黃凱
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天長征飛行器研究所;中國運載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

一種帶有滑動熱補償功能的高溫真空風(fēng)洞試驗艙和擴壓器整體結(jié)構(gòu)及滑動熱補償方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溫風(fēng)洞擴壓器的熱補償方案，解決大型燃?xì)饬黠L(fēng)洞試驗艙在長時間、高溫、大熱流惡劣熱環(huán)境下的熱補償難題。采用擴壓器中段固定支撐、兩端滑動的結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理分配熱脹量。根據(jù)熱環(huán)境的不同，在不同的位置采用不同的熱補償方式。上游：通過增加錐形套增加艙體和擴壓器之間接觸面積，采用多道密封解除被燒毀和密封失效的風(fēng)險，同時擴壓器上游端(即收集口)為自由端，因而實現(xiàn)了滑動熱補償。下游：采用噴水降溫裝置將燃?xì)鉁囟冉档椭蟛捎门蛎浌?jié)熱補償方法，實現(xiàn)了滑動熱補償。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶有滑動熱補償功能的高溫真空風(fēng)洞試驗艙和擴壓器整體結(jié)構(gòu)及滑動熱補償方法，即帶滑動熱補償?shù)母邷卣婵诊L(fēng)洞用的結(jié)構(gòu)及滑動熱補償方法，屬于風(fēng)洞技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高溫燃?xì)饬黠L(fēng)洞是模擬材料和飛行器在高溫氣流中熱性能的重要地面試驗設(shè)備，其中試驗艙和擴壓器是風(fēng)洞主要組件，試驗艙主要用于安裝試驗?zāi)Ｐ图捌錅y試測量裝置，擴壓器主要用于抬高氣流的靜壓利于排出氣流。相比與其他風(fēng)洞，高溫風(fēng)洞具有熱流大及試驗時間長的特點。在燃?xì)饬黠L(fēng)洞中，試驗艙和擴壓器內(nèi)熱環(huán)境非常惡劣，長時間處于大熱流低壓環(huán)境。艙內(nèi)溫度最高可達(dá)2000K左右，內(nèi)表面熱流密度最高可達(dá)900kW/m²，試驗時間最長可達(dá)到1000s。擴壓器的熱環(huán)境更為惡劣，最高熱流密度達(dá)到2000kW/m²。擴壓器受熱膨脹，通常在試驗艙和擴壓器之間用波紋管實現(xiàn)熱補償。在如此惡劣的熱環(huán)境下，已有的波紋管熱補償措施將面臨幾方面的挑戰(zhàn)：一是擴壓器熱脹伸長量較大，需要使用較長的波紋管才能滿足要求，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；二是氣流靜溫高，在波紋管端部氣流滯止后溫度更是超過了波紋管所能承受的極限；三是高溫環(huán)境下在波紋管外徑處易形成熱應(yīng)力集中導(dǎo)致密封失效。因此必須尋求新的高效、可靠的熱補償方法，解決上述難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題為：本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)不足，在國內(nèi)首次將滑動熱補償方法應(yīng)用于風(fēng)洞試驗艙和擴壓器，實現(xiàn)了在長時間(1000s)、高溫(約2000K)、大熱流(最大約2000kW/m²)的惡劣熱環(huán)境下的穩(wěn)定工作，保證了高溫燃?xì)饬鞒曀亠L(fēng)洞試驗的順利進行。解決了高溫真空環(huán)境下擴壓器的熱補償?shù)膯栴}，結(jié)構(gòu)更簡單，對惡劣高溫?zé)岘h(huán)境適應(yīng)性強，不存在熱應(yīng)力集中的問題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種帶有滑動熱補償功能的高溫真空風(fēng)洞試驗艙和擴壓器整體結(jié)構(gòu)，包括：試驗艙(1)、擴壓器(2)、固定支撐(8)、滑動支撐(9)和收集口滑動支撐(11)；

擴壓器(2)的一端位于試驗艙(1)艙體內(nèi)，固定支撐(8)支撐在擴壓器(2)的中部偏向試驗艙(1)的一端；滑動支撐(9)分別支撐擴壓器(2)的另一端與固定支撐(8)之間，滑動支撐(9)能夠沿擴壓器(2)的軸向滑動，收集口滑動支撐(11)上端連接擴壓器(2)的一端，下端連接固定在試驗艙(1)的底板上的滑動軌道(11-2)，收集口滑動支撐(11)上帶有能夠移動的水冷結(jié)構(gòu)給擴壓器(2)的一端冷卻。

擴壓器(2)，包括：收集口(3)、直筒段(4)、收縮段(5)、二喉道(6)、擴張段(7)；試驗艙(1)，包括：艙體及錐形套(10)；

擴壓器(2)的收集口(3)位于試驗艙(1)艙體內(nèi)，收集口(3)包括變徑段(3-1)和等值段(3-2)；收集口滑動支撐(11)的支撐柱(11-1)上端連收集口，下端連滑動軌道(11-2)，滑動軌道(11-2)固定連接在試驗艙(1)的底板上；變徑段(3-1)的后端連接等值段(3-2)的前端，等值段(3-2)后端伸入到直筒段(4)的前端內(nèi)，直筒段(4)的前端能夠支撐等值段(3-2)的后端，收集口滑動支撐(11)上帶有可移動的水冷結(jié)構(gòu)，通過金屬軟管(11-3)實現(xiàn)給水冷結(jié)構(gòu)動態(tài)供水；