[發明專利]基于激光能量沉積減阻的超聲速飛行器波阻測量裝置

在審

• 申請號: 201811382355.6
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109612679A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 李倩;王殿愷;洪延姬;趙文濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M9/04
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 胡璇

本申請公開了一種基于激光能量沉積減阻的超聲速飛行器波阻測量裝置，包括：激波風洞、鈍頭體和激光能量加載系統；鈍頭體容納于激波風洞中，激波風洞在鈍頭體前端形成弓形激波；光路穿過激波風洞，并在弓形激波處產生爆轟波；鈍頭體檢測弓形激波與爆轟波作用點處的壓力值。本申請提供的測量裝置，具有響應快、不破壞流場結構、控制靈活等優點。

技術領域

本申請涉及一種基于激光能量沉積減阻的超聲速飛行器波阻測量裝置，屬于主控流動控制領域。

背景技術

高超聲速飛行技術是當今世界主要航天大國正在積極發展的關鍵技術之一。當飛行器以高超聲速飛行時，激波阻力可占飛行器總阻力的一半以上，這將嚴重影響飛行器的氣動性能，增加能耗。因此從節能和提高飛行器性能兩方面看，減阻已是不可回避和必須解決的重要問題。

能量沉積減阻是在飛行器前端特定區域內注入能量，增大來流總壓損失，改變飛行器的流場結構，改變鈍頭體表面的壓力分布，從而達到減阻的目的，研究結果表明，能量沉積減阻在降低阻力的同時還可以減小熱流。由于方向性和可控性好等優點，激光被認為是減阻的有效能量源，通過向流場中注入激光形成等離子體減阻，稱為激光能量沉積減阻。

目前國際上針對激光能量沉積減阻進行了一些實驗研究。已經進行的實驗研究都是在連續風洞中進行的，無需考慮脈沖激波風洞中涉及到的時序問題。由于激波管和激波風洞的應用日益廣泛，可以將其應用于激光能量沉積減阻實驗研究中。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種基于激光能量沉積減阻的超聲速飛行器波阻測量裝置，該裝置能用于實驗中測量超聲速飛行器的波阻值。

基于激光能量沉積減阻的超聲速飛行器波阻測量裝置，其特征在于，包括：激波風洞、鈍頭體和激光能量加載系統；

所述鈍頭體容納于所述激波風洞中，所述激波風洞在所述鈍頭體前端形成弓形激波；

所述激光能量加載系統產生的激光光路穿過所述激波風洞，并在所述弓形激波處產生爆轟波；

所述鈍頭體內埋設傳感器，用于檢測所述弓形激波與所述爆轟波作用點處的壓力值。

可選地，所述激波風洞包括：激波管、拉瓦爾噴管和真空艙，所述激波管的連接端與所述真空艙相連接，所述拉瓦爾噴管設置于所述真空艙內并與所述激波管的所述連接端相連通。

可選地，所述鈍頭體的正面正對所述爆轟波與弓形激波相互作用點設置。

可選地，所述基于激光能量沉積減阻的超聲速飛行器波阻測量裝置包括：流場顯示測量系統，所述激光能量加載系統與所述流場顯示測量系統在所述作用點處光路連接；

所述激光能量加載系統包括：激光器和聚焦透鏡；

所述聚焦透鏡設置于所述真空艙內；

所述激光器與所述聚焦透鏡光路連接；

所述聚焦透鏡與所述作用點光路連接。

可選地，所述流場顯示測量系統包括：閃光源和高速相機，所述閃光源與所述高速相機通過紋影光路系統光路連接；

所述紋影光路系統與所述作用點光路連接。

可選地，所述紋影光路系統包括：準直透鏡、匯聚透鏡、刀口和成像透鏡；所述閃光源與所述準直透鏡光路連接；

所述準直透鏡與所述匯聚透鏡光路連接；

所述匯聚透鏡與所述刀口光路連接；

所述刀口和所述成像透鏡光路連接。

可選地，包括：信號調節器和采集卡，所述信號調節器與所述傳感器供電控制連接；

所述采集卡與所述傳感器數據連接。