一种基于轨道加速的气体式风洞制造技术

本发明专利技术属于风洞试验技术领域，公开了一种基于轨道加速的气体式风洞。该气体式风洞包括一条两端封闭的真空管道，真空管道内壁安装轨道，轨道装卡气缸；气缸由两个半圆形管道组合成圆形管道，接触端面具有缝隙，密封条封闭缝隙，膜片封闭气缸前、后端面；气缸前端面安装推力装置。真空管道中段安装模型固定架，模型固定在模型固定架上；模型固定架的一字型横梁的左、右两端固定在真空管道的内壁筋条上，一字型横梁厚度小于气缸缝隙高度，在气缸沿轨道从前向后运动至模型固定架时，一字型横梁嵌入气缸的缝隙，推动密封条相对气缸移动。真空管道的后段设置有减速装置。该气体式风洞单次试验成本低，试验参数模拟全面。试验参数模拟全面。试验参数模拟全面。

【技术实现步骤摘要】
一种基于轨道加速的气体式风洞


[0001]本专利技术属于风洞试验
，具体涉及一种基于轨道加速的气体式风洞。

技术介绍

[0002]在航空航天领域，为了在地面试验条件下复现飞行器的真实飞行环境，一般采用两种办法：一种是直接将试验模型加速到飞行速度，比如模型飞行试验；另一种是将试验模型固定，想办法将气体加速到飞行速度，实现试验模型与气体之间的相对速度与真实飞行环境一致，比如各类风洞设备。考虑试验成本和测试能力等方面，加速气体方案应用更为广泛。但是，在模拟低空高速飞行时，风洞设备面临高焓、高总压、滞止高温防护等多方面困难，暂时无法解决。
[0003]当前，亟需发展一种基于轨道加速的气体式风洞。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于轨道加速的气体式风洞。
[0005]本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞，其特点是，所述的气体式风洞包括一条两端封闭的真空管道，真空管道的内壁安装有与真空管道同轴的轨道，轨道上装卡有气缸；气缸是由上、下对称的两个半圆形管道组合而成的圆形封闭管道，半圆形管道的接触端面具有缝隙，缝隙通过密封条封闭，气缸的前、后端面均通过膜片封闭；气缸的前端面沿周向均布有推力装置，推力装置推动气缸沿轨道从前至后运动。
[0006]真空管道的中段安装有水平的一字型模型固定架，模型固定在模型固定架上，模型头部朝向真空管道的前端；模型固定架的一字型横梁的左、右两端固定在真空管道的内壁筋条上，一字型横梁高度小于气缸缝隙的高度，在气缸沿轨道从前至后运动至模型固定架时，一字型横梁嵌入气缸的缝隙，在推力装置的作用下推动密封条相对气缸移动。
[0007]真空管道的后段设置有减速装置，降低气缸的运动速度。
[0008]进一步地，所述的推力装置为固体火箭。
[0009]进一步地，所述的减速装置为在真空管道的后段、沿气缸运动方向分布的若干条减速带。
[0010]进一步地，筋条向前延伸至模型的头部前缘的前方，筋条的迎风面上设置有尖劈，在气缸沿轨道从前至后运动至筋条时，尖劈撞击打开气缸的端面膜片。
[0011]进一步地，所述的密封条为硬质塑料密封条。
[0012]进一步地，所述的膜片为树脂膜片。
[0013]本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞中的气缸，在试验前，位于真空管道的前端；试验时，推力装置推动气缸沿轨道从前至后运动；试验后，走行装置拖拽气缸沿轨道从后至前运动至真空管道的前端。
[0014]本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞的工作过程是：试验前，将试验气体预先充入气缸中密封，同时将真空管道抽真空；试验时，推力装置在真空环境下对气缸进行加速，
直至气缸达到试验所需的速度，推力装置停止运行，气缸到达模型前，尖劈撞击气缸后端面的膜片，使得后端面膜片瞬间破开，模型进入气缸内部，一字型横梁推动密封条相对气缸运动，在模型到达气缸前端面前，尖劈撞击气缸前端面的膜片，气缸前端面的膜片瞬间破开，模型穿出气缸，随后，气缸在减速装置作用下减速滞止，最后使用走行装置将气缸拖拽牵引至真空管道的前端。其中，模型在气缸内部穿行的过程为气体式风洞的试验过程。
[0015]本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞采用加速气体的方法实现高空高速飞行环境的地面模拟，单次试验成本低，试验参数模拟全面。
附图说明
[0016]图1a为本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞的结构示意图（试验前）；图1b为图1a的A
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A剖面图；图2a为本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞的结构示意图（试验中）；图2b为图2a的B
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B剖面图；图3为本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞的结构示意图（试验后）；图中，1.真空管道；2.气缸；3.推力装置；4.减速装置；5.模型固定架；6.模型；7.轨道；8.缝隙；9.筋条。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术。
[0018]本专利技术的基于轨道加速的气体式风洞包括一条两端封闭的真空管道1，真空管道1的内壁安装有与真空管道1同轴的轨道7，轨道7上装卡有气缸2；气缸2是由上、下对称的两个半圆形管道组合而成的圆形封闭管道，半圆形管道的接触端面具有缝隙8，缝隙8通过密封条封闭，气缸2的前、后端面均通过膜片封闭；气缸2的前端面沿周向均布有推力装置3，推力装置3推动气缸2沿轨道7从前至后运动。
[0019]真空管道1的中段安装有水平的一字型模型固定架5，模型6固定在模型固定架5上，模型6头部朝向真空管道1的前端；模型固定架5的一字型横梁的左、右两端固定在真空管道1的内壁筋条9上，一字型横梁高度小于气缸2缝隙8的高度，在气缸2沿轨道7从前至后运动至模型固定架5时，一字型横梁嵌入气缸2的缝隙8，在推力装置3的作用下推动密封条相对气缸2移动。真空管道1的后段设置有减速装置4，降低气缸2的运动速度直至滞止。
[0020]进一步地，所述的推力装置3为固体火箭。
[0021]进一步地，所述的减速装置4为在真空管道1的后段、沿气缸2运动方向分布的若干条减速带。
[0022]进一步地，筋条9向前延伸至模型6的头部前缘的前方，筋条9的迎风面上设置有尖劈，在气缸5沿轨道7从前至后运动至筋条9时，尖劈撞击打开气缸2的端面膜片。
[0023]进一步地，所述的密封条为硬质塑料密封条。
[0024]进一步地，所述的膜片为树脂膜片。
[0025]实施例1本实施例模拟飞行高度30km、飞行速度马赫数10的真实气流环境。经计算，该飞行条件下，空气静温227K，静压1200Pa，气流与飞行器相对速度为3km/s，在地面实现10ms有效
试验时间所需的气缸2长度为30m，气缸2与内置空气总质量控制在300kg以内。模型6由模型固定架5的一字型横梁悬挂支撑在真空管道1的中段。采用固体火箭作为推力装置3，固体火箭的推力为27吨，在推力作用下，气缸2带动试验气体运行的加速度为900m/s2，推力装置3启动后经历3.3s时间，气缸2滑行5km后速度达到试验气体速度3000m/s。
[0026]本实施例的具体实施步骤如下：a.如图1a、图1b所示，试验前，气缸2处于出发段即真空管道1的前端，气缸2处于密封状态，气缸2内试验气体的充气压力为1200Pa，温度保持227K。
[0027]b.如图2a、图2b所示，尖劈撞击气缸2的后端面膜片，使后端面膜片破开，模型6进入气缸2，同时，在气缸2运动过程中，一字型横梁嵌入气缸2的缝隙8，持续推动密封条脱离气缸2。
[0028]c.如图3所示，气缸2继续运动，模型6在气缸2中穿行并完成气体式风洞试验，尖劈撞击气缸2的前端面膜片，使前端面膜片破开，气缸2与模型6交错而过，气缸2进入真空管道1后段的减速段，在减速装置4的作用下减速，并停止在真空管道1的后端。
[0029]d.最后，使用走行装置将气缸2拖拽牵引至真空管道1的前端即出发段。
[0030]尽管本专利技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轨道加速的气体式风洞，其特征在于，所述的气体式风洞包括一条两端封闭的真空管道（1），真空管道（1）的内壁安装有与真空管道（1）同轴的轨道（7），轨道（7）上装卡有气缸（2）；气缸（2）是由上、下对称的两个半圆形管道组合而成的圆形封闭管道，半圆形管道的接触端面具有缝隙（8），缝隙（8）通过密封条封闭，气缸（2）的前、后端面均通过膜片密封；气缸（2）的前端面沿周向均布有推力装置（3），推力装置（3）推动气缸（2）沿轨道（7）从前至后运动；真空管道（1）的中段安装有水平的一字型模型固定架（5），模型（6）固定在模型固定架（5）上，模型（6）头部朝向真空管道（1）的前端；模型固定架（5）的一字型横梁的左、右两端固定在真空管道（1）的内壁的筋条（9）上，一字型横梁高度小于气缸（2）的缝隙（8）的高度，在气缸（2）沿轨道（7）从前至后运动至模型固定架（5）时，一字型横梁嵌入气缸（2）的缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴里银，廖振洋，吕明磊，孔小平，屈涛，
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：