[發(fā)明專利]一種用于脈沖風(fēng)洞的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111511784.0
• 申請(qǐng)日: 2021-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN114166455B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔紅明;張宏安;張扣立;孔小平
• 申請(qǐng)（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(hào): G01M9/02
• 分類號(hào): G01M9/02;G01M9/04;G01M9/06
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種用于脈沖風(fēng)洞的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法。該瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法首先根據(jù)脈沖風(fēng)洞瞬態(tài)噴流試驗(yàn)要求，確定噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷睦郀枃姽荞R赫數(shù)、脈沖風(fēng)洞主流持續(xù)時(shí)間；隨后設(shè)計(jì)加工儲(chǔ)氣管；噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶惭b，各系統(tǒng)調(diào)試；測(cè)量噴管出口氣流參數(shù)；最后開展脈沖風(fēng)洞瞬態(tài)噴流試驗(yàn)；使用該瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法，噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ头€(wěn)定噴流形成時(shí)間與風(fēng)洞主流同步，且持續(xù)時(shí)間超過風(fēng)洞主流有效試驗(yàn)時(shí)間，并可在設(shè)定的噴流時(shí)長后自動(dòng)關(guān)閉，能夠模擬飛行器的反作用控制系統(tǒng)工作時(shí)形成的橫向噴流與飛行器外部繞流的相互干擾形成的復(fù)雜流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，特別適用于模擬具有橫向噴流的飛行器表面氣動(dòng)熱環(huán)境，評(píng)估噴流干擾對(duì)飛行器氣動(dòng)特性的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高超聲速脈沖風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于脈沖風(fēng)洞的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

橫向噴流控制是借助噴流反作用力和噴流與來流相互作用產(chǎn)生的干擾力，對(duì)飛行器進(jìn)行姿態(tài)控制或提供直接機(jī)動(dòng)力的一種控制方法。與傳統(tǒng)的氣動(dòng)舵控制相比，橫向噴流控制適用于全速域和全空域，具有響應(yīng)快、效率高的顯著特點(diǎn)，有利于減小飛行器的氣動(dòng)控制面、減輕重量和減小阻力。無升力再入飛行器(如飛船返回艙)、升力式再入飛行器(如航天飛機(jī)、X-37B、X-38、HTV-2等)和高速攔截導(dǎo)彈(如PAC-3、THAAD等)等飛行器上都用到了橫向噴流控制技術(shù)。

但是，在高超聲速飛行過程中，RCS噴流與飛行器繞流相互干擾，其干擾區(qū)熱環(huán)境十分復(fù)雜、產(chǎn)生局部高熱流，造成熱環(huán)境預(yù)測(cè)和防熱設(shè)計(jì)困難。由于噴流干擾的復(fù)雜性，風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M是一種必要的研究手段。

在高超聲速脈沖風(fēng)洞中，噴流干擾模擬并非成熟的常規(guī)試驗(yàn)技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)在于設(shè)計(jì)形成滿足模擬參數(shù)要求，參數(shù)穩(wěn)定可靠，并且能夠與有效時(shí)間僅毫秒級(jí)的風(fēng)洞試驗(yàn)氣流同步的噴流發(fā)生方法。

當(dāng)前，亟需發(fā)展一種用于脈沖風(fēng)洞的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于脈沖風(fēng)洞的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法。

本發(fā)明的用于脈沖風(fēng)洞的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法，其特點(diǎn)是，所述的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)方法使用的瞬態(tài)噴流試驗(yàn)裝置包括噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀庠垂?yīng)系統(tǒng)、快速同步控制系統(tǒng)和噴流參數(shù)測(cè)量裝置；噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛧姵龇€(wěn)定噴流；氣源供應(yīng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定噴流所需的穩(wěn)定氣源，快速同步控制系統(tǒng)保證穩(wěn)定噴流形成時(shí)間與脈沖風(fēng)洞主流形成時(shí)間同步；同時(shí)，氣源供應(yīng)系統(tǒng)保證穩(wěn)定噴流的持續(xù)時(shí)間超過脈沖風(fēng)洞主流的有效試驗(yàn)時(shí)間，快速同步控制系統(tǒng)在達(dá)到設(shè)定的穩(wěn)定噴流時(shí)長后自動(dòng)關(guān)閉氣源供應(yīng)系統(tǒng)；噴流參數(shù)測(cè)量裝置用于噴流試驗(yàn)前測(cè)定模型的噴管出口噴出的穩(wěn)定噴流的流場(chǎng)參數(shù)；

所述的噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶惭b在脈沖風(fēng)洞的試驗(yàn)段，包括模型本體，還包括在模型本體內(nèi)部安裝的拉瓦爾噴管，拉瓦爾噴管的出口與模型本體表面圓滑過渡，拉瓦爾噴管的入口連接氣源供應(yīng)系統(tǒng)的通氣軟管，拉瓦爾噴管噴出所需馬赫數(shù)的超聲速的穩(wěn)定噴流；

所述的氣源供應(yīng)系統(tǒng)包括按氣流方向順序連接的氣瓶組、儲(chǔ)氣管、小口徑通氣管和通氣軟管，還包括集成控制柜和真空泵；氣瓶組、儲(chǔ)氣管位于脈沖風(fēng)洞的試驗(yàn)段外部，小口徑通氣管通過試驗(yàn)段側(cè)壁法蘭伸入試驗(yàn)段；儲(chǔ)氣管上安裝有壓力傳感器和溫度傳感器；集成控制柜通過真空泵抽吸儲(chǔ)氣管內(nèi)的余氣，還通過壓力傳感器和溫度傳感器的反饋信號(hào)控制氣瓶組進(jìn)入儲(chǔ)氣管的介質(zhì)氣體的壓力和溫度，提供穩(wěn)定噴流所需的介質(zhì)氣體；

所述的快速同步控制系統(tǒng)包括通過線纜連接的觸發(fā)延時(shí)器、信號(hào)發(fā)生器、快速繼電器和快速電磁閥；快速電磁閥位于噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)部，安裝在氣源供應(yīng)系統(tǒng)的小口徑通氣管和通氣軟管之間；觸發(fā)延時(shí)器，接受來自脈沖風(fēng)洞激波管的壓電傳感器的電荷信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號(hào)，并調(diào)整延遲時(shí)間以控制后續(xù)的快速電磁閥啟動(dòng)時(shí)間；信號(hào)發(fā)生器，接受來自觸發(fā)延時(shí)器的電壓脈沖信號(hào)，輸出固定脈寬、電壓的電平信號(hào)，用于快速繼電器的接通與切斷；快速繼電器，接受來自信號(hào)發(fā)生器的電平信號(hào)，接通或切斷快速電磁閥的開關(guān)電路，控制快速電磁閥的打開和關(guān)閉；