[發明專利]一種用于高超聲速風洞通氣模型頭罩分離動態試驗的裝置

有效

• 申請號: 202011549864.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112577695B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 陳農;任淑杰;陳剛;葉瑞
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院;北京電子工程總體研究所
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;G01M9/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

一種用于高超聲速風洞通氣模型頭罩分離動態試驗的裝置，蚌式頭罩由緊固與釋放機構固連在試件上，試件通過動態測力系統與風洞攻角機構連接，試件的內套與外殼構成進氣道；緊固與釋放機構包括康銅絲、熔斷器、前支架和后支架；前支架和后支架支撐熔斷器，康銅絲將蚌式頭罩緊固在試件上；動態測力系統包括壓緊墊圈、隔熱墊圈、隔熱錐套、中軸、支桿和天平；天平通過支桿和中軸與風洞攻角機構連接，天平前端通過隔熱錐套、隔熱墊圈和壓緊墊圈與試件連接在一起，而天平線和熔斷器電源線則穿支桿和中軸內孔通往測控間。本發明大大降低了對試件動態氣動力測量的影響；而且增加了試件尺寸，方便進行通氣模型設計。同時可以進行實時的動態氣動力測量。

技術領域

本發明涉及一種用于高超聲速風洞通氣模型頭罩分離動態試驗的裝置，屬于高超聲速多體分離技術領域。

背景技術

高超聲速風洞通氣模型蚌式頭罩分離動態試驗要求試驗機構具有六個特點：1、能將試件安裝在風洞的攻角機構上，可實現一定范圍攻角或側滑角變化；2、獲得蚌式頭罩的動態分離過程，并且能夠安全分離和不回碰試件；3、在蚌式頭罩動態分離過程中，實時測量試件的動態氣動力變化；4、在試驗條件下，減小緊固與釋放機構對試件動態氣動力測量的影響；5、在相同試驗條件下，盡量采用大尺寸試驗試件；6、試件要求是通氣模型。

早期國內的高超聲速風洞蚌式頭罩分離動態試驗裝置研究方面存在空白。原因是以往的我國各種航天飛行器蚌式頭罩(整流罩)分離往往是在高空，高度大于50Km，動壓小，氣動力可以基本不用考慮。而對于目前高超聲通氣模型蚌式頭罩分離技術要求，相應的研究才剛剛起步。

目前用于高速風洞蚌式頭罩分離動態試驗裝置，是采用一個發射筒，發射筒后內置一個單向氣缸，發射筒通過支桿和風洞支撐系統連接；試件通過多個卡瓣安裝在發射筒內，試驗時將試件發射到風洞均勻流場中，蚌式頭罩分離采用割斷方式，即由鋼絲拉斷緊固錳鋼絲。這種裝置的缺點是，割斷方式的解鎖機構對飛行器運動擾動大；由于試件要安裝到發射筒中，試件尺寸很小，更無法設計通氣模型；并且無法提供實時試件的動態氣動力測量要求。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供了一種用于高超聲速風洞通氣模型頭罩分離動態試驗的裝置。

本發明的技術解決方案：

一種用于高超聲速風洞通氣模型頭罩分離動態試驗的裝置，包括試件、緊固與釋放機構、動態測力系統和蚌式頭罩；

試件包括頭錐、內套和外殼，頭錐和外殼連接，內套位于外殼內，內套與外殼構成試件的進氣道；蚌式頭罩由緊固與釋放機構固連在試件的頭錐上，試件通過動態測力系統與風洞攻角機構連接；

所述動態測力系統包括中軸、支桿和天平；天平通過支桿和中軸前端連接，中軸后端與風洞攻角機構連接，支桿、天平以及中軸前端的上述連接結構插入試件的內套中，天平前端通過螺栓與試件頭錐連接在一起；

所述緊固與釋放機構包括前支架、熔斷器、后支架和康銅絲；前支架、熔斷器、后支架均位于試件頭錐中，由前支架和后支架支撐熔斷器，蚌式頭罩通過康銅絲緊固在試件頭錐上；

天平線和熔斷器電源線穿過支桿和中軸內孔通往測控間。

天平前端與試件頭錐的螺栓連接處依次設置有隔熱錐套、隔熱墊圈和壓緊墊圈。

所述蚌式頭罩和試件到達預定攻角與側滑角后，通過熔斷器熔斷康銅絲，釋放蚌式頭罩，由天平實時測量蚌式頭罩分離過程的試件上的動態氣動力。

所述熔斷器為低壓熔斷器，其電壓小于38伏。

試件頭錐、內套和外殼材料均為30CrMnSiA。

試件外表面噴防反光漆。

蚌式頭罩上開有安裝觀察窗，用于安裝內部各部件，安裝完成后通過頭蓋密封所述安裝觀察窗。