[發明專利]用于高超聲速飛行器的大流量反向噴流試驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 202111156816.X
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113588200B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 邱華誠;楊彥廣;石義雷;李杰;龍正義;孫良寶;賀江峰;強慢
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/06;B64F5/60
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

1.用于高超飛行器的大流量反向噴流試驗裝置，其特征在于，所述的大流量反向噴流試驗裝置：

包括若干個試驗噴嘴（6），試驗噴嘴（6）安裝在模型頭部（1）和軌控艙（11）之間，沿周向均勻分布在軌控艙（11）的迎風面上，試驗噴嘴（6）迎向來流，試驗噴嘴（6）前端設置有位于試驗噴嘴（6）中心軸線的拉瓦爾噴管，試驗噴嘴（6）后端通過柱面配合方式安裝在軌控艙（11）迎風面上對應的通孔內；

包括天平（4），天平（4）為桿式六分量天平；

包括天平支桿（3），天平支桿（3）分為前段和后段，前段和后段之間通過堵塊隔離，天平支桿（3）前端通過定位鍵（8）與天平（4）尾錐固定連接，天平支桿（3）后端固定在高超聲速風洞的中部支架上，天平支桿（3）后段在天平支桿（3）中心軸線上設置有氣流通道，天平支桿（3）后段靠近中部支架的位置處設置有進氣口（2），天平支桿（3）后段靠近堵塊的位置處設置有與試驗噴嘴（6）一一對應的支路管道，支路管道位于軌控艙（11）的內部空腔中，支路管道伸入天平支桿（3）后段，高壓空氣從進氣口（2）進入氣流通道，分別通過支路管道從對應的試驗噴嘴（6）噴出；

包括隔熱套Ⅰ（5），隔熱套Ⅰ（5）為錐套，套裝在天平（4）的前錐面上，模型頭部（1）套裝在隔熱套Ⅰ（5）上；

還包括隔熱套Ⅱ（7），隔熱套Ⅱ（7）為與天平（4）測量段和尾錐外型相匹配的階梯圓筒，套裝在天平（4）的測量段和尾錐上，隔熱套Ⅱ（7）與天平支桿（3）前端密封連接。

2.根據權利要求1所述的用于高超飛行器的大流量反向噴流試驗裝置，其特征在于，所述的試驗噴嘴（6）的中心軸線與來流之間的夾角α范圍為25°~35°。

3.根據權利要求1所述的用于高超飛行器的大流量反向噴流試驗裝置，其特征在于，所述的試驗噴嘴（6）中的任意一個或一個以上替換為調試噴嘴（9），調試噴嘴（9）的前端為凸臺，后端與試驗噴嘴（6）的后端相同，調試噴嘴（9）凸臺前端內設置有位于調試噴嘴（9）中心軸線的拉瓦爾噴管，調試噴嘴（9）凸臺后端設置有測量支路管道噴流總壓的測壓孔（10）。

4.根據權利要求1所述的用于高超飛行器的大流量反向噴流試驗裝置，其特征在于，所述的試驗噴嘴（6）設置有專用的四爪工裝，試驗噴嘴（6）的前端面開有中心對稱的4個沉孔，四爪工裝的前端設置有與4個沉孔一一對應的4個圓柱頭，4個圓柱頭分別伸入4個沉孔，四爪工裝抓緊試驗噴嘴（6），將試驗噴嘴（6）安裝或拔出支路管道。

5.根據權利要求1~4所述的任意一種用于高超飛行器的大流量反向噴流試驗裝置的噴流試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.根據高超聲速風洞的堵塞度要求，確定試驗模型縮比，設計加工高超聲速飛行器的縮比噴流試驗模型，模型頭部（1）和軌控艙（11）進行等比例模擬；

b.設計加工安裝在縮比噴流試驗模型內部的天平（4），天平（4）為桿式六分量天平，軸向力的測量精度為0.3%；

c.設計加工試驗噴嘴（6）的四爪工裝；

d.設計加工若干組試驗噴嘴（6）和對應的調試噴嘴（9），每組試驗噴嘴（6）和調試噴嘴（9）內的拉瓦爾噴管的馬赫數相同；

e.在高超聲速風洞內安裝縮比噴流試驗模型，高超聲速風洞外安裝流場顯示裝置，并進行地面調試；

f.開展高超聲速風洞試驗；

f1.地面試驗，第一組試驗噴嘴（6）和對應的調試噴嘴（9）安裝在模型頭部（1），啟動外接的高壓氣源，調試噴嘴（9）的測壓孔（10）測量噴流總壓，達到預先設置的一系列噴流壓力，并記錄對應的一系列調節閥開度；

f2.將第一組的調試噴嘴（9）更換為試驗噴嘴（6）；

f3.啟動高超聲速風洞；

f4.風洞來流穩定后，按照調節閥開度開啟高壓氣源，試驗噴嘴（6）開始噴流；

f5.天平（4）測力，流場顯示裝置拍攝；

f6.高超聲速風洞停車；

f7.通過測力、測壓和流場顯示數據評估反向噴流對縮短高超聲速飛行器的飛行試驗的試驗航程的貢獻，改變調節閥開度，調整噴流總壓，重復步驟f3~f6開展高超聲速風洞試驗，完成第一組試驗噴嘴（6）的測試；

f8.更換另一組不同馬赫數的試驗噴嘴（6），重復步驟f1~f6，直至完成最后一組試驗噴嘴（6）的測試。

6.根據權利要求5所述的用于高超飛行器的大流量反向噴流試驗裝置的噴流試驗方法，其特征在于，所述的流場顯示裝置為陰影系統、紋影系統或者輝光顯示系統中的一種。