[發(fā)明專利]一種超聲爆現(xiàn)象風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211087106.0
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115165289B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高亮杰;錢戰(zhàn)森;冷巖;王璐;劉萬勵(lì)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;G01M9/06
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 胡硯智

1.一種超聲爆現(xiàn)象風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：包括高壓驅(qū)動(dòng)段（1）、隔離膜片（2）、支撐系統(tǒng)（3）、模型（4）、發(fā)射段（5）、靶室（6）、開關(guān)閥（7）、通氣壁（8）和加熱系統(tǒng)（9），高壓驅(qū)動(dòng)段（1）和發(fā)射段（5）配合安裝，在高壓驅(qū)動(dòng)段（1）和發(fā)射段（5）的連接處設(shè)有隔離膜片（2），所述支撐系統(tǒng)（3）和模型（4）設(shè)置在發(fā)射段（5）內(nèi)，所述發(fā)射段（5）與靶室（6）連通，靶室（6）為密封艙體，靶室（6）上具有通氣口（10），通氣口（10）上安裝開關(guān)閥（7），靶室（6）內(nèi)部布置有通氣壁（8）和加熱系統(tǒng)（9）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲爆現(xiàn)象風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：所述通氣壁（8）與通氣口（10）布置在靶室（6）的同側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲爆現(xiàn)象風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：所述通氣壁（8）的表面采用孔壁或槽壁形式，通氣壁（8）沿模型（4）的飛行方向透氣面積單調(diào)遞增或單調(diào)遞減。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲爆現(xiàn)象風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：所述加熱系統(tǒng)（9）設(shè)置在靶室（6）的上壁面，加熱系統(tǒng)采用輻射式加熱系統(tǒng)，通過輻射換熱過程，在靶室（6）的垂直方向上形成上高下低的溫度梯度，用于模型真實(shí)大氣環(huán)境中的溫度分層現(xiàn)象。

5.一種超聲爆現(xiàn)象風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M方法，是基于權(quán)利要求1的一種超聲爆現(xiàn)象風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)完成的試驗(yàn)過程，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.確定模型發(fā)射絕對速度；

高壓驅(qū)動(dòng)段（1）和發(fā)射段（5）的連接處的隔離膜片（2）破裂后，支撐系統(tǒng)及模型（4）在高壓氣體的推動(dòng)下，在發(fā)射段（5）內(nèi)作高速運(yùn)動(dòng)，高壓氣體膨脹，將部分壓力能轉(zhuǎn)化為模型和氣體本身的動(dòng)能，要求模型驅(qū)動(dòng)壓力與模型速度之間存在以下關(guān)系式：

其中，表示模型驅(qū)動(dòng)壓力、表示模型速度、表示介質(zhì)聲速；t表示加速過程中的任意瞬時(shí)、0表示初始靜止?fàn)顟B(tài)，表示氣體的比熱比，常溫空氣條件下，=1.4；

模型的運(yùn)動(dòng)過程由以下方程決定：

其中，表示模型質(zhì)量、表示模型底部面積；b表示模型的前方靶室；

步驟2.確定注入介質(zhì)及通氣壁條件；

若摻混介質(zhì)選用比空氣分子量高的氣體，則引入量越多，當(dāng)?shù)芈曀僭叫。瑢?yīng)的飛行馬赫數(shù)越高，則需要沿模型飛行方向，通氣壁（8）沿模型（4）的飛行方向透氣面積單調(diào)遞增；若摻混介質(zhì)選用比空氣分子量小的氣體，則引入量越多，當(dāng)?shù)芈曀僭酱螅瑢?yīng)的飛行馬赫數(shù)越小，則需要沿模型飛行方向，通氣壁（8）沿模型（4）的飛行方向透氣面積單調(diào)遞減；

步驟3.確定加熱系統(tǒng)條件；

加熱系統(tǒng)（9）用于模擬真實(shí)大氣環(huán)境中的溫度分層現(xiàn)象，在超聲速飛行高度下，傳播空間內(nèi)上下溫差在70℃以內(nèi)，采用電加熱形式，在靶室（6）的垂直方向上形成上高下低的溫度梯度，用于模型真實(shí)大氣環(huán)境中的溫度分層現(xiàn)象，此外通過功率的調(diào)節(jié)，來控制加熱溫差；

步驟4.確定試驗(yàn)流程；

根據(jù)試驗(yàn)工況的需要，確定初始高壓驅(qū)動(dòng)段（1）和靶室（6）的壓力，并預(yù)置到理論值；開啟加熱系統(tǒng)（9），使得在空間范圍內(nèi)形成垂直方向上高下低的溫度梯度，以達(dá)到模擬要求；開啟開關(guān)閥（7），使得在通氣壁（8）的近壁附近形成滿足流向聲速梯度要求的薄層，對隔離膜片（2）進(jìn)行破膜，開展試驗(yàn)。