[發(fā)明專利]超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置

在審

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• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112444368A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周凱;胡宗民;劉云峰;姜宗林;歐東斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天空氣動力技術(shù)研究院
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M9/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于，包括氣源系統(tǒng)(1)、爆轟段(2)、一道膜(3)、激波管(4)、二道膜(5)、加速段(6)、噴管(7)、試驗及卸壓段(8)、真空系統(tǒng)(9)；氣源系統(tǒng)(1)通過輸氣管與爆轟段(2)一端相連；爆轟段(2)另一端與激波管(4)一端相連，爆轟段(2)與激波管(4)之間設(shè)置一道膜(3)；激波管(4)另一端連接加速段(6)一端，加速段(6)與激波管(4)之間設(shè)置二道膜(5)；加速段(6)另一端連接噴管(7)，噴管(7)出口安裝在試驗及卸壓段(8)內(nèi)部，真空系統(tǒng)(9)連接試驗及卸壓段(8)；試驗及卸壓段(8)內(nèi)部安裝試驗?zāi)Ｐ停?/p>

氣源系統(tǒng)(1)通過輸氣管路將氫氣及氧氣充入爆轟段(2)內(nèi)，氫氧混合物引爆后形成爆轟波，爆轟波沖破一道膜(3)，在激波管(4)內(nèi)形成第一道主激波和中心膨脹波，激波管(4)中的試驗氣體被主激波壓縮并加速，主激波在試驗氣體中向下游傳播至二道膜(5)并將其沖破，隨后在加速段(6)形成第二道入射激波和中心膨脹波，試驗氣體通過第二道中心膨脹波的非定常膨脹作用繼續(xù)加速向下游運(yùn)動，在噴管(7)內(nèi)通過定常膨脹作用提速，噴管(7)出口試驗氣體經(jīng)過上述加速作用達(dá)到再入速度條件；真空系統(tǒng)(9)將加速段(6)至試驗及卸壓段(8)抽至真空狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述氣源系統(tǒng)(1)包括氫氣瓶和氧氣瓶，通過調(diào)壓閥調(diào)整壓力，遠(yuǎn)程通過電磁閥控制氣動閥進(jìn)行充氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述爆轟段(2)采用正向爆轟驅(qū)動，并帶有環(huán)形擴(kuò)容腔結(jié)構(gòu)，使用射流方式引爆管點(diǎn)火，對充入內(nèi)部的氫氧混合物進(jìn)行引爆；初始狀態(tài)下，爆轟段(2)內(nèi)充入的氣體充氣壓力為N1，N1＝0.1～2.0MPa。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述一道膜(3)為鋼制膜片，中心銑有十字凹槽。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述激波管(4)內(nèi)部抽真空后，充入所需試驗氣體，充氣壓力為N2，N2＝100～10000Pa，根據(jù)試驗需要充入不同類型的試驗氣體，沿管體布置有壓力傳感器及電離測速探針，用來監(jiān)測激波管(4)內(nèi)壓力及主激波速度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述二道膜(5)為滌綸膜，厚度為25～90μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述加速段(6)內(nèi)部抽至真空狀態(tài)，真空度為N3，N3＝1～100Pa，沿管體布置有壓力傳感器及電離測速探針，用來監(jiān)測加速段(6)壓力及第二道入射激波速度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述噴管(7)為錐形噴管或型面噴管，超聲速試驗氣體在內(nèi)部通過定常膨脹作用加速。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述試驗及卸壓段(8)兩側(cè)設(shè)置有光學(xué)觀察窗口，內(nèi)部設(shè)置試驗?zāi)Ｐ桶惭b支架，試驗后超高速再入試驗氣體在下游末端減速并恢復(fù)壓力。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種超高速再入試驗氣流地面模擬試驗裝置，其特征在于：所述真空系統(tǒng)(9)包括兩級真空泵，一級真空泵為旋片式機(jī)械真空泵，啟動后將試驗及卸壓段(8)壓力抽至小于1000Pa，二級真空泵為磁懸浮渦輪分子泵，最大轉(zhuǎn)速30000r/m，理論抽速1500L/s，啟動后將試驗及卸壓段(8)壓力抽至10Pa以下。