[發(fā)明專利]一種基于電弧加熱的低密度風(fēng)洞總體布局結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010060937.3
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111238760B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊彥廣;隆永勝;陳愛國;毛春滿;李震乾;石義磊;孫良寶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/04
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞東

本發(fā)明涉及一種基于電弧加熱的低密度風(fēng)洞總體布局結(jié)構(gòu)，包括若干組不同等級的電弧加熱器、冷氣混合室、擴(kuò)張整流段、穩(wěn)定段、噴管和直流整流電源，冷氣混合室固連在電弧加熱器右端，擴(kuò)張整流段固連在冷氣混合室右端，穩(wěn)定段固連在擴(kuò)張整流段右端，噴管固連在穩(wěn)定段右端，不同等級的噴管出口端外徑相同，不同等級的噴管連接在相同的試驗(yàn)段內(nèi)，本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)跨流域?qū)拝?shù)電弧加熱的低密度風(fēng)洞總體技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)M能力的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行器氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電弧加熱的低密度風(fēng)洞總體布局結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著我國航天飛行器技術(shù)的迅猛發(fā)展，飛行器外形結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、飛行空域日益擴(kuò)大，高空稀薄過渡流區(qū)及近連續(xù)流區(qū)飛行時(shí)間大幅度增加，粘性、稀薄、高溫等多種效應(yīng)相互耦合，流動(dòng)現(xiàn)象和機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，導(dǎo)致高空高馬赫數(shù)跨越連續(xù)和稀薄流區(qū)(以下簡稱跨流域)的氣動(dòng)問題日益突出。因此，需要建設(shè)高超聲速低密度風(fēng)洞進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M研究。高超聲速低密度風(fēng)洞模擬馬赫數(shù)可達(dá)Ma20以上，為防止氣體冷凝，必須配套3000K以上的高溫氣體加熱裝置。由于常規(guī)風(fēng)洞配套的直熱或蓄熱式電阻加熱器加熱溫度有限，不能達(dá)到高馬赫數(shù)運(yùn)行所要求的總溫，需采用電弧加熱方法以實(shí)現(xiàn)低密度風(fēng)洞總溫要求。

電弧加熱設(shè)備與低密度風(fēng)洞組成一套試驗(yàn)系統(tǒng)，其總溫、氣體流量、駐室壓力需滿足60km至100km，Ma10～Ma20高空飛行器地面模擬試驗(yàn)參數(shù)需求，這要求電弧加熱器的功率需滿足0.1MW～10MW，總溫1100K～3100K，總壓0.1MPa～10MPa，氣體流量1.2g/s～6.2kg/s的寬運(yùn)行參數(shù)范圍，以及配套相應(yīng)的供電、供氣等附屬系統(tǒng)，常規(guī)的風(fēng)洞總體設(shè)計(jì)及布局方案將不能滿足上述要求。

因此，針對以上不足，需要提供一種基于電弧加熱的低密度風(fēng)洞總體布局結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決常規(guī)的風(fēng)洞布局方式不能滿足寬運(yùn)行參數(shù)范圍的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于電弧加熱的低密度風(fēng)洞總體布局結(jié)構(gòu)，包括若干組不同等級的電弧加熱器、冷氣混合室、擴(kuò)張整流段、穩(wěn)定段、噴管和直流整流電源，冷氣混合室固連在電弧加熱器右端，擴(kuò)張整流段固連在冷氣混合室右端，穩(wěn)定段固連在擴(kuò)張整流段右端，噴管固連在穩(wěn)定段右端，不同等級的噴管出口端外徑相同，不同等級的噴管連接在相同的試驗(yàn)段內(nèi)。

通過采用上述技術(shù)方案，將每個(gè)等級的加熱器后面連接對應(yīng)等級和尺度的冷氣混合室，相應(yīng)等級和幾何特征尺度的擴(kuò)張整流段、穩(wěn)定段，對應(yīng)連接具有不同馬赫數(shù)，但相同出口尺寸的高超聲速噴管，最后連接到同一套試驗(yàn)段、擴(kuò)壓器、冷卻器及真空排氣系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)跨度達(dá)幾個(gè)量級的試驗(yàn)流場參數(shù)。

作為對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，優(yōu)選地，電弧加熱器上設(shè)有加熱器多路供氣支路系統(tǒng)，加熱器多路供氣支路系統(tǒng)包括若干組不同流量等級的管道、截止閥和調(diào)壓閥，其中若干個(gè)所述管道間隔連接在電弧加熱器中部，所述截止閥和調(diào)壓閥均分布在管道上，不同的所述管道內(nèi)氣體流量和壓力均不相同。

通過采用上述技術(shù)方案，設(shè)置多個(gè)等級、壓力參數(shù)可調(diào)的加熱器多路供氣支路系統(tǒng)，以適配不同等級的電弧加熱器，進(jìn)而使不同等級的風(fēng)洞整體均能輸出當(dāng)前所需的試驗(yàn)流場參數(shù)。

作為對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，優(yōu)選地，所述管道位于電弧加熱器中部連接有快速開關(guān)閥。

通過采用上述技術(shù)方案，可使風(fēng)洞快速啟動(dòng)或關(guān)閉。

作為對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，優(yōu)選地，所述快速開關(guān)閥一側(cè)并聯(lián)有口徑小于當(dāng)前快速開關(guān)閥連接的管道的管路，所述管路上安裝有截止閥。

通過采用上述技術(shù)方案，以保證電弧加熱器順利啟弧。