[發明專利]用于高雷諾數高超聲速風洞的氣體活塞式加熱器氣動布局

在審

• 申請號: 202310022554.0
• 申請日: 2023-01-08
• 公開（公告）號: CN115931281A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳久芬;巢根明;許曉斌;蔣萬秋;范孝華;劉楓;鄒東陽;侯峰偉;張云;龔秀川
• 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: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 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.用于高雷諾數高超聲速風洞的氣體活塞式加熱器氣動布局，其特征在于，所述的氣體活塞式加熱器氣動布局包括從下至上依次連通的冷罐和加熱器缸體，加熱器缸體外環繞發熱元件（6）；冷罐的內部空腔為冷腔（2），加熱器缸體的內部空腔為熱腔（4）；冷罐的底面開有冷氣入口（1），冷氣入口（1）直徑遠小于冷腔（2）的內徑；冷罐的頂面開有連通熱腔（4）的冷氣出口，在冷氣出口設置有導流臺（3）；加熱器缸體的頂面開有熱氣出口（5）；

冷氣入口（1）、冷腔（2）、導流臺（3）、熱腔（4）、熱氣出口（5）和發熱元件（6）同中心軸線；

導流臺（3）為旋成體，從下至上依次為頭部（301）、過渡體（302）、導流板（303）、尾部（304）和擋流板（305）；

頭部（301）為圓柱體Ⅰ，頭部（301）的下端面與冷腔（2）底面之間的垂直距離為H1，頭部（301）的下端面的環向流通面積大于冷氣入口（1）流通面積；過渡體（302）為直徑下小上大的錐體；導流板（303）為從過渡體（302）的頂面向外水平延伸的圓環，導流板（303）的外徑大于冷氣出口的直徑且小于冷腔（2）的內徑，導流板（303）的頂面與冷腔（2）下表面之間的垂直距離為h，h＜H1，導流板（303）的上表面面與冷腔（2）的頂面之間的縫隙構成環向進氣道；尾部（304）為圓柱體Ⅱ，尾部（304）的外徑與過渡體（302）頂面外徑相等；擋流板（305）為從尾部（304）的頂面向外向下延伸的直徑上小下大的錐筒，擋流板（305）的錐角范圍為30°～60°；

在熱腔（4）內部氮氣的壓力和溫度達到設定值后形成超高壓超高溫熱氣，發熱元件（6）停止工作；當熱氣出口（5）下游膜片破裂或者閥門開啟時，等體積的超高壓冷氣流進入冷氣入口（1），經過冷腔（2）和導流臺（3）的均流、減速并調整氣流流動方向后進入熱腔（4），形成氣體活塞，驅動熱腔（4）內的超高壓超高溫熱氣從熱氣出口（5）均勻流出，持續維持熱氣出口（5）的熱氣總溫、總壓恒定，直到超高壓超高溫熱氣排空，高雷諾數高超聲速風洞運行結束。

2.根據權利要求1所述的用于高雷諾數高超聲速風洞的氣體活塞式加熱器氣動布局，其特征在于，所述的熱腔（4）內具有超高溫超高壓熱氣，超高溫超高壓熱氣為最高溫度2300K、最高壓力200MPa的氮氣。

3.根據權利要求1所述的用于高雷諾數高超聲速風洞的氣體活塞式加熱器氣動布局，其特征在于，所述的冷氣入口（1）內通入超高壓冷氣流，超高壓冷氣流為常溫323K、壓力范圍200MPa至250MPa的氮氣。