本发明专利技术属于超高速风洞试验技术领域，公开了一种通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置。该超高速气动试验装置的真空管道的前端和后端均封闭，内壁设置有真空管道导轨；真空管道的前段装卡有气缸，气缸的前、后两端密封，气缸前端密封盖上安装有动力装置；中段安装有模型支杆，试验模型固定在模型支杆上，试验模型的头部朝前；在试验模型的头部的前方，安装有微炸装置；后段安装有与真空管道同轴的减速管道。该超高速气动试验装置用于亚声速、超声速、高超声速气流地面模拟；能够通过预充压力提升气流总压模拟能力，通过蓄能实现更高总温、总压和马赫数气流地面模拟；实现超高速纯净空气气流模拟；实现任意组份气体的超高速流动模拟。高速流动模拟。高速流动模拟。
【技术实现步骤摘要】
一种通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置
[0001]本专利技术属于超高速风洞试验
，具体涉及一种通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置。
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、弹道靶设备、火箭橇设备等；另一种是将试验模型固定，采用一定措施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，比如亚声速风洞、超声速风洞、高超声速风洞等。对于亚声速风洞（马赫数＜1），需要模拟的飞行速度较低，比较容易实现真实飞行环境的地面复现。对于超声速风洞（1＜马赫数＜5），虽然所需模拟气流的总温、总压和速度较高，但在目前技术水平下，依然能够实现较为经济的地面模拟。对于高超声速风洞（马赫数＞5），随着马赫数的增加，地面复现飞行环境所需模拟的总温、总压、速度逐渐超过技术所能支撑的极限，在研究中，一般针对关心解决的内容，选择性地模拟部分参数，比如需要研究气动力和气动热问题时，一般选择降低模拟总温的方法来实现马赫数和雷诺数的同时模拟，代表性风洞为常规高超风洞；需要同时考虑温度效应时，一般采用牺牲有效试验时间的方法实现瞬时高温和高压气体的供给，代表性设备为激波风洞和膨胀风洞；需要实现真实来流温度下的长时间热考核时，一般采用电弧风洞试验方式，但是总压无法模拟；需要在较长的试验时间内完全复现超高速飞行环境时，可以采用弹道靶的方式，以牺牲有效质量的代价换取足够的试验时间。但是，随着超高速飞行器气动问题研究的深入，人们对超高速飞行环境物理和化学参数同时复现的需求越加迫切，尽管高超声速风洞种类很多，但是均存在自身局限性，无法满足目前和未来人们对地面风洞设备高总温、高总压、长时间超高速气流模拟的要求。
[0003]当前，亟需拓展超高速风洞试验技术，发展一种通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置。
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通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置。
[0005]本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置，其特点是，所述的超高速气动试验装置包括一根长直的真空管道；真空管道的真空管道前端和真空管道后端均封闭，真空管道的内壁设置有前后贯通、与真空管道同轴、中心对称分布的真空管道导轨；在真空管道的内腔，前段的真空管道导轨上装卡有气缸，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，缝隙通过气缸侧端密封件封闭，气缸的前、后两端分别通过气缸前端密封盖、气缸后端密封盖密封；气缸
前端密封盖上安装有沿周向对称分布的动力装置；在真空管道的内腔，中段安装有与气缸侧端密封件对应的模型支杆，试验模型固定在模型支杆上，试验模型的头部朝向真空管道的前端；在试验模型的头部的前方、真空管道的内壁上，安装有与气缸侧端密封件对应的直线型的微炸装置；在真空管道的内腔，后段安装有与真空管道同轴的减速管道；在气缸从前至后沿真空管道导轨运动的过程中，微炸装置首先嵌入气缸侧端密封件，在气缸前端密封盖到达试验模型的头部之前，微炸装置发生第一次爆炸，破坏气缸前端密封盖和气缸侧端密封件，试验模型的头部穿过气缸前端密封盖；随后模型支杆嵌入缝隙，在气缸后端密封盖到达试验模型的头部之前，微炸装置发生第二次爆炸，破坏气缸后端密封盖，试验模型的头部穿过气缸后端密封盖；气缸继续向前运动，进入减速管道后持续减速，直至在真空管道后端停止。
[0006]进一步地，所述的动力装置为固体火箭。
[0007]进一步地，所述的减速管道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。
[0008]进一步地，所述的气缸前端密封盖和气缸后端密封盖均为树脂膜片。
[0009]进一步地，所述的气缸侧端密封件为硬质塑料密封条。
[0010]本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置将试验气体预先充入气缸中密封，在真空环境下对气缸和试验气体进行加速，达到所需试验条件。真空管道两端密封，内壁上沿轴线方向布置的真空管道导轨，用于气缸运动过程中的限位。
[0011]本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置中的真空管道提供低真空度的环境；气缸用于存储试验气体并包裹着试验气体加速；动力装置与气缸固连，用于将气缸和试验气体一起加速到所需速度；试验模型与模型支杆连接固定在真空管道内，保证气缸和试验气体顺利穿过试验模型；减速管道用于在试验完成后将气缸减速并停止，微炸装置采用电信号触发，用于气缸穿过模型时打开气缸迎风端面、后端面以及侧端密封件。
[0012]本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置的工作原理是：试验气体预先充入气缸中密封，动力装置在真空环境下对气缸和气缸内的气体进行加速，使气缸在到达试验模型前，加速到试验所需的速度。试验模型与模型支杆连接固定在真空管道内，气缸到达试验模型前的瞬间，采用微炸装置电爆的方式瞬间打开气缸前端密封盖、侧端密封件，试验模型进入气缸内部，由于气缸侧端面的缝隙相对于气缸内面积很小，而且气缸运行速度极快，因此泄露的压力可以忽略不计。通过微炸装置设置电爆延时，在试验模型到达气缸后端密封盖前的瞬间打开气缸后端密封盖，试验模型从气缸内部穿行而过，整个过程为试验过程。之后气缸在减速管道作用下减速滞止。
[0013]本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置的工作过程是：试验前，气缸置于真空管道的出发端，将一定温度和压力的试验气体充入气缸并密封保存，同时对真空管道抽真空。试验开始时，动力装置在真空环境下对气缸和气缸内的试验气体进行加速，通过控制动力装置的推力使气缸在到达试验模型前达到试验所需速度；气缸在到达试验模型的瞬间，气缸前端密封盖、侧端密封件迅速打开，试验模型从气缸内部穿行，试验
模型到达气缸后端时，气缸后端密封盖快速打开，试验模型穿过气缸；试验过程为试验模型穿过气缸的过程。试验模型穿过气缸后，气缸在减速管道作用下减速停止，试验结束。试验结束后，将气缸牵引至出发端。
[0014]本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置能够用于亚声速、超声速、高超声速气流的地面模拟；能够通过预充压力的方式，提升气流总压模拟能力；能够通过蓄能的方式，实现更高总温、总压和马赫数气流的地面模拟；能够实现超高速纯净空气气流模拟；能够实现任意组份气体的超高速流动模拟。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置的结构示意图（起始位置）；图2为图1的A
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A剖面图；图3为本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置中的气缸的结构示意图；图4为图3的B
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B剖面图；图5为图4的C局部放大图；图6为本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置的结构示意图（试验位置）；图7为图6的D局部放大图；图8为本专利技术的通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置的结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种通过轨道加速气缸试验气体的超高速气动试验装置，其特征在于，所述的超高速气动试验装置包括一根长直的真空管道（1）；真空管道（1）的真空管道前端（101）和真空管道后端（102）均封闭，真空管道（1）的内壁设置有前后贯通、与真空管道（1）同轴、中心对称分布的真空管道导轨（103）；在真空管道（1）的内腔，前段的真空管道导轨（103）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，缝隙通过气缸侧端密封件（203）封闭，气缸（2）的前、后两端分别通过气缸前端密封盖（201）、气缸后端密封盖（202）密封；气缸前端密封盖（201）上安装有沿周向对称分布的动力装置（3）；在真空管道（1）的内腔，中段安装有与气缸侧端密封件（203）对应的模型支杆（6），试验模型（4）固定在模型支杆（6）上，试验模型（4）的头部朝向真空管道（1）的前端；在试验模型（4）的头部的前方、真空管道（1）的内壁上，安装有与气缸侧端密封件（203）对应的直线型的微炸装置（7）；在真空管道（1）的内腔，后段安装有与真空管道（1）同轴的减速管道（5）；在气缸（2）从前至后沿真空管道导轨（103）运动的过程中，微炸装置（7）首先嵌入气...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴里银，廖振洋，张扣立，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：
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