本发明专利技术公开了一种用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置。该瞬态喷流试验装置包括喷流试验模型、气源供应系统、快速同步控制系统和喷流参数测量装置；喷流试验模型喷出稳定喷流；气源供应系统提供稳定喷流所需的稳定气源，快速同步控制系统保证稳定喷流形成时间与脉冲风洞主流形成时间同步；同时，气源供应系统保证稳定喷流持续时间超过脉冲风洞主流的有效试验时间，快速同步控制系统在达到设定的稳定喷流时长后自动关闭气源供应系统；喷流参数测量装置用于喷流试验前测定模型喷出稳定喷流的流场参数。该瞬态喷流试验装置能够提供参数准确、稳定性和重复性好的喷流，以评估喷流干扰对飞行器气动特性的影响，能够快速完成喷流准备，准确控制喷注时间。准确控制喷注时间。准确控制喷注时间。
【技术实现步骤摘要】
一种用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置
[0001]本专利技术属于高超声速脉冲风洞试验设备领域，具体涉及一种用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置。
技术介绍
[0002]横向喷流控制是借助喷流反作用力和喷流与来流相互作用产生的干扰力，对飞行器进行姿态控制或提供直接机动力的一种控制方法。与传统的气动舵控制相比，横向喷流控制适用于全速域和全空域，具有响应快、效率高的显著特点，有利于减小飞行器的气动控制面、减轻重量和减小阻力。无升力再入飞行器（如飞船返回舱）、升力式再入飞行器 （如航天飞机、X
‑
37B、X
‑
38、HTV
‑
2等）和高速拦截导弹（如PAC
‑
3、THAAD等）等飞行器上都用到了横向喷流控制技术。
[0003]但是，在高超声速飞行过程中，RCS喷流与飞行器绕流相互干扰，其干扰区热环境十分复杂、产生局部高热流，造成热环境预测和防热设计困难。由于喷流干扰的复杂性，风洞试验模拟是一种必要的研究手段。
[0004]在高超声速脉冲风洞中，喷流干扰模拟并非成熟的常规试验技术，关键技术在于设计形成满足模拟要求、参数稳定可靠，且能够与有效时间仅毫秒级的风洞试验气流同步的喷流发生装置。
[0005]当前，亟需发展一种用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置。
[0007]本专利技术的用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置，其特点是，所述的瞬态喷流试验装置包括喷流试验模型、气源供应系统、快速同步控制系统和喷流参数测量装置；喷流试验模型喷出稳定喷流；气源供应系统提供稳定喷流所需的稳定气源，快速同步控制系统保证稳定喷流形成时间与脉冲风洞主流形成时间同步；同时，气源供应系统保证稳定喷流的持续时间超过脉冲风洞主流的有效试验时间，快速同步控制系统在达到设定的稳定喷流时长后自动关闭气源供应系统；喷流参数测量装置用于喷流试验前测定模型喷出稳定喷流的流场参数；所述的喷流试验模型安装在脉冲风洞的试验段，包括模型本体，还包括在模型本体内部安装的拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管的出口与模型本体表面圆滑过渡，拉瓦尔喷管的入口连接气源供应系统的通气软管，拉瓦尔喷管喷出所需马赫数的超声速的稳定喷流；所述的气源供应系统包括按气流方向顺序连接的气瓶组、储气管、小口径通气管和通气软管，还包括集成控制柜和真空泵；气瓶组、储气管位于脉冲风洞的试验段外部，小口径通气管通过试验段侧壁法兰伸入试验段；储气管上安装有用于测量储气管内气体压力的压力传感器和气体温度的和温度传感器；集成控制柜通过真空泵抽吸储气管内的余气，还通过压力传感器和温度传感器的反馈信号控制气瓶组进入储气管的介质气体的压力和
温度，提供稳定喷流所需的介质气体；所述的快速同步控制系统包括通过线缆连接的触发延时器、信号发生器、快速继电器和快速电磁阀；快速电磁阀位于喷流试验模型附近或内部，安装在气源供应系统的小口径通气管和通气软管之间；触发延时器，接受来自脉冲风洞激波管的压电传感器的电荷信号，转换为电压脉冲信号，并调整延迟时间以控制后续的快速电磁阀启动时间；信号发生器，接受来自触发延时器的电压脉冲信号，输出固定脉宽、电压的电平信号，用于快速继电器的接通与切断；快速继电器，接受来自信号发生器的电平信号，接通或切断快速电磁阀的开关电路，控制快速电磁阀的打开和关闭；所述的喷流参数测量装置在脉冲风洞喷流试验前，固定在喷流试验模型上，通过皮托压力探针、静压探针测量拉瓦尔喷管的出口气流参数。
[0008]进一步地，所述的喷流参数测量装置的L型的测量支架对称固定在喷管出口的两侧，L型的测量支架水平底脚固定在喷流试验模型的表面，竖直支柱垂直于喷流试验模型的表面；支架横梁支撑在竖直支柱上，楔形的传感器支座固定在支架横梁上，传感器支座的楔形尖劈正对喷管出口；传感器支座内部安装压力传感器，每个探针后端均连接传感器支座中的一个压力传感器；传感器支座后部套装有保护罩；探针前端向下伸出传感器支座、正对喷管出口；压力传感器的线缆向上伸出保护罩连接脉冲风洞测控系统；探针包括用于固定测量喷管出口超声速气流激波波后总压的皮托压力探针，和用于固定测量喷管出口静压的静压测量探针。
[0009]进一步地，所述的喷流参数测量装置传感器支座通过支架横梁进行横向移动，测量喷管出口径向不同位置的喷流参数；喷流参数测量装置的L型的测量支架的竖直支柱和支架横梁上设置有对应的轨道滑块机构，支架横梁通过轨道滑块机构带动传感器支座上下滑动，调整皮托压力探针或静压探针与喷管出口之间的高度。
[0010]进一步地，所述的气瓶组配备减压阀、安全泄压阀，通过不锈钢高压管连接到集成控制柜，集成控制柜通过控制柜面板进行监控，并操作气瓶组的充气、放气，保持气瓶组内气体介质具有稳定的气体压力、温度参数。
[0011]进一步地，所述的气瓶组中的气体介质为氮气、空气或者氦气中的一种。
[0012]进一步地，所述的储气管的充气控制阀、放气控制阀及抽空控制阀安装在集成控制柜内，通过控制柜面板操作储气管的充气、放空、抽空，监控并保持储气管内的气体介质具有稳定的气体压力、温度参数。
[0013]进一步地，所述的快速继电器为固态快速继电器，在1ms内接通220V交流电路，从而接通快速电磁阀的电源，打开快速电磁阀，启动喷流试验模型的稳定喷流。
[0014]进一步地，所述的快速电磁阀为自动触发、预设时长的先导型常闭快速电磁阀，开阀动作时间小于15ms。
[0015]本专利技术的用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置中的储气管利用路德维希管工作原理，出口端的快速电磁阀打开后，管内气流从出口端流出，同时在管内形成反向传播的膨胀波，膨胀波波头在储气管的底端反射后，再传播到出口端，在第一道膨胀波形成直到反射后到达出口端这一周期内，第一道膨胀波波后气流压力、温度将保持不变，这一段管内气流定义为1区，作为喷流供气气源。当反射膨胀波头到达出口端时，有效供气时间结束。采用直径较大的储气管，有利于降低1区气流马赫数，从而减小喷流总温与总压相对于初始充气
状态的偏离。
[0016]本专利技术的用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置适用的喷流试验模型包括楔模型、锥模型、平板模型或其他外形的气动热喷流试验模型。适用的高超声速脉冲风洞包括炮风洞、激波风洞、膨胀管风洞。
[0017]本专利技术用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置所形成的稳定喷流能够与风洞主流达到同步建立，且持续时间超过风洞主流有效试验时间并在设定的喷流时长后自动关闭，能够模拟飞行器的反作用控制系统工作时形成的横向喷流与飞行器外部绕流的相互干扰形成的复杂流场结构，特别适用于模拟具有横向喷流的飞行器表面气动热环境。
[0018]本专利技术用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置能够提供参数准确、稳定性和重复性好的喷流，以评估喷流干扰对飞行器气动特性的影响。同时，可以快速地实现喷流系统准备，并且可准确控制喷流喷注时间，节约了风洞试验的时间和成本。
附图说明
[001本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置，其特征在于，所述的瞬态喷流试验装置包括喷流试验模型（6）、气源供应系统、快速同步控制系统和喷流参数测量装置（7）；喷流试验模型（6）喷出稳定喷流；气源供应系统提供稳定喷流所需的稳定气源，快速同步控制系统保证稳定喷流形成时间与脉冲风洞主流形成时间同步；同时，气源供应系统保证稳定喷流的持续时间超过脉冲风洞主流的有效试验时间，快速同步控制系统在达到设定的稳定喷流时长后自动关闭气源供应系统；喷流参数测量装置（7）用于喷流试验前测定模型喷出稳定喷流的流场参数；所述的喷流试验模型（6）安装在脉冲风洞的试验段，包括模型本体，还包括在模型本体内部安装的拉瓦尔喷管（5），拉瓦尔喷管（5）的出口与模型本体表面圆滑过渡，拉瓦尔喷管（5）的入口连接气源供应系统的通气软管（4），拉瓦尔喷管（5）喷出所需马赫数的超声速的稳定喷流；所述的气源供应系统包括按气流方向顺序连接的气瓶组、储气管（1）、小口径通气管（2）和通气软管（4），还包括集成控制柜和真空泵；气瓶组、储气管（1）位于脉冲风洞的试验段外部，小口径通气管（2）通过试验段侧壁法兰伸入试验段；储气管（1）上安装有用于测量储气管（1）内气体压力的压力传感器和气体温度的和温度传感器；集成控制柜通过真空泵抽吸储气管（1）内的余气，还通过压力传感器和温度传感器的反馈信号控制气瓶组进入储气管（1）的介质气体的压力和温度，提供稳定喷流所需的介质气体；所述的快速同步控制系统包括通过线缆连接的触发延时器、信号发生器、快速继电器和快速电磁阀（3）；快速电磁阀（3）位于喷流试验模型（6）附近或内部，安装在气源供应系统的小口径通气管（2）和通气软管（4）之间；触发延时器，接受来自脉冲风洞激波管的压电传感器的电荷信号，转换为电压脉冲信号，并调整延迟时间以控制后续的快速电磁阀（3）启动时间；信号发生器，接受来自触发延时器的电压脉冲信号，输出固定脉宽、电压的电平信号，用于快速继电器的接通与切断；快速继电器，接受来自信号发生器的电平信号，接通或切断快速电磁阀（3）的开关电路，控制快速电磁阀（3）的打开和关闭；所述的喷流参数测量装置（7）在脉冲风洞喷流试验前，固定在喷流试验模型（6）上，通过皮托压力探针（703）、静压探针测量拉瓦尔喷管（5）的出口气流参数。2.根据权利要求1所述的用于脉冲风洞的瞬态喷流试验装置，其特征在于，所述的喷流参数测量装置（7）的L型的测量支架（701）对称固定在喷管出口（702）的两侧，L型的测量支架（701）水平底脚固定在喷流试验...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚红明，孔小平，秦峰，吕明磊，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。