【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风洞试验，具体涉及一种环型连续式磁浮轨道模拟风洞及其试验方法。
技术介绍
1、在航空航天领域，通常采用地面风洞模拟飞行器的飞行环境。然而，常规的风洞设备的一次试验一般只能模拟一个固定的流场条件，很难同时调节气流的速度、密度、温度等环境参数，并且需要在多座设备上多次试验，以模拟飞行历程上的多个离散轨道点的不同参数，通过组合分析获取飞行条件下的流动特征难以沿轨道长时间复现飞行器真实的飞行历程。
2、磁浮技术可以减小摩擦阻力、降低能量消耗；电磁推进方式能够持续加/减速模型且无尾气污染；环形管道可实现长时间循环运行；管道气流调节技术模拟不同高度的大气环境，以上技术组合，具备实现广空域、宽速域、长时间、实时模拟等显著特点，具备发展环型连续式磁浮轨道模拟风洞的基础条件。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的一个技术问题是提供一种环型连续式磁浮轨道模拟风洞，本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种环型连续式磁浮轨道模拟风洞的试验方法，用以克服现有技术的缺陷。
2、本专利技术的环型连续式磁浮轨道模拟风洞，其特点是，所述的环型连续式磁浮轨道模拟风洞包括一个环形管道，环形管道的半径≥1000m，材料为35crni3movr；环形管道的内腔设置密封腔室，密封腔室内放置模型，模型采用真实飞行器或者与真实飞行器材料一致的缩比模型，设计最高运行速度为3000m/s；环形管道的周围设置配套的组分添加系统、真空系统和温度系统，模型配备模型姿态调整系统，可根据需要模拟的飞
3、沿环形管道的环形外壁面，环绕l组环形绕线线圈，l≥200，各组环形绕线线圈的绕线方向相同，并分别配置独立的控制系统和电源；沿环形管道的环形外壁面的中心环线，设置有若干个均匀分布的纹影，频响大于20000帧；沿环形管道的环形外壁面的中心环线，还设置有若干个均匀分布的柱形线圈，各柱形线圈的中心轴线位于环形管道的径向；
4、沿环形管道的环形内壁面的中心环线交错均匀分布测速传感器、位移传感器、温度传感器和压力传感器；
5、在环形管道的上方，沿环形管道的管道中心线，均匀分布串列排列的上磁铁块，在环形管道的下方，上下对称分布与上磁铁块一一对应的下磁铁块，上磁铁块的s磁极向下，下磁铁块的n磁极向上；
6、以模型前进方向为前方，在模型的后方连接模型姿态调整系统、磁铁、感应线圈；模型姿态调整系统包括前后两组绕线方向一致的线圈，第一组线圈包括重力线圈ⅰ上绕线线圈和重力线圈ⅰ下绕线线圈，第二组线圈包括重力线圈ⅱ上绕线线圈和重力线圈ⅱ下绕线线圈，每组线圈的上绕线线圈和下绕线线圈独立控制，通过分别控制各组线圈的上绕线线圈和下绕线线圈电流大小，调整各组线圈距离上磁铁块和下磁铁块的距离，实现模型实时调整飞行姿态，模型攻角范围为-20°~20°；两组线圈的中心轴线指向所在位置对应的上磁铁块和下磁铁块，产生的磁极方向与上磁铁块和下磁铁块的磁极方向相反；磁铁水平布置，磁铁的磁极方向与磁铁所在位置对应的柱形线圈产生的磁极方向相反；感应线圈环绕环形管道的管道中心线；
7、感应线圈、环形绕线线圈、环形管道同中心轴线。
8、进一步地，所述的密封腔室为活动腔室；试验准备时，与环形管道的剩余部分密封隔离，形成模型准备间；试验进行时，与环形管道的剩余部分贯通，形成模型运行通道。
9、本专利技术的环型连续式磁浮轨道模拟风洞的试验方法，包括以下步骤：
10、s10.试验前，关闭密封腔室，工作人员将模型置于密封腔室，模型姿态调整系统通电，模型悬浮在密封腔室内，打开密封腔室，贯通环形管道，按照预先设定的气体组分，向环形管道内充入试验气体，调节试验气体的压力与温度至预先设定的试验条件；
11、s20.试验中，通过控制系统和电源对环形绕线线圈进行分组脉冲供电，同时，测速传感器监测模型的运行速度，并反馈给柱形线圈、真空系统和温度系统，位移传感器监测模型与环形管道的环形内壁面之间距离，防止模型与环形管道的环形内壁面接触；
12、试验过程中，通过控制和反馈环形绕线线圈内的电流，对模型进行加速、匀速或者减速控制，模拟飞行器实际飞行轨道上的速度历程，组分添加系统、真空系统和温度系统同步调节气体介质、压力和温度，模拟飞行器实际飞行轨道上的大气参数；模型姿态调整系统通过调整两组重力线圈的上绕线线圈和下绕线线圈电流大小实时调整模型飞行姿态；试验完成后，环形绕线线圈对模型进行持续减速，直至模型停止运行；模型上的传感器、测速传感器、位移传感器、温度传感器和纹影实时记录飞行历程中的数据；
13、s30.试验后，模型姿态调整系统持续通电，模型进入密封腔室，封闭密封腔室，隔断环形管道，打开密封腔室换气，换气完成后，工作人员进入密封腔室，取出模型，同时环形管道的剩余部分换气，换气完成后，试验完成。
14、本专利技术的环型连续式磁浮轨道模拟风洞具有以下技术特点：
15、a.通过环形管道内的气体模拟真实飞行环境，试验气体的温度、压力和组分可调；
16、b.环形绕线线圈进行分组脉冲供电，在感应线圈上产生感应电流，进而对模型产生推进力，模型在推进力作用下，在环形管道内绕管道中心线运动；同时，环形绕线线圈和感应线圈配合能够控制推进力的大小和方向，进而控制模型加速、减速；
17、c.在模型运行过程中，柱形线圈持续供电与磁铁相互作用产生向心的电磁力，向心的电磁力抵消了模型在环形管道内运行产生的离心力，通过调整柱形线圈与磁铁磁极的距离、控制线圈电流实现电磁力与离心力匹配，确保模型与环形管道内壁面不接触；
18、d.模型姿态调整系统产生的磁场与上磁铁块、下磁铁块相互作用，能够实时调节模型飞行姿态，在模型静止时提供托举力，在模型运行过程中，实时调节模型飞行攻角且保证模型与环形管道内壁面不接触；
19、e.通过温度传感器监测环形管道内的气体温度，压力传感器监测环形管道内的气体压力，测速传感器监测模型运行速度，位移传感器监测模型距离环形管道内壁面的距离；
20、f.通过连续改变环形管道内的气体温度、压力、组分，以及模型运行速度，能够在一次试验内完成多个测量任务，降低试验成本。
21、本专利技术的环型连续式磁浮轨道模拟风洞采用磁浮与电磁推进的方式，通过确保模型与环形管道内壁面不接触，保证试验数据的可靠性；配置模型姿态调整系统能够实时调整模型的飞行攻角；通过沿环形管道内壁布置的测量点，随时获取流场温度、压力和纹影图片。本专利技术的环型连续式磁浮轨道模拟风洞的试验方法能够真实模拟飞行器低空高速飞行历程，全面考核飞行器的气动载荷加载过程，具有模拟高度、速度范围大，模拟能力全面，试验时间长的优点，具有工程推广价值。
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1.一种环型连续式磁浮轨道模拟风洞，其特征在于，所述的环型连续式磁浮轨道模拟风洞包括一个环形管道（19），环形管道（19）的半径≥1000m，材料为35CrNi3MoVR；环形管道（19）的内腔设置密封腔室（10），密封腔室（10）内放置模型（11），模型（11）采用真实飞行器或者与真实飞行器材料一致的缩比模型，设计最高运行速度为3000m/s；环形管道（19）的周围设置配套的组分添加系统（1）、真空系统（7）和温度系统（8），模型（11）配备模型姿态调整系统（12），可根据需要模拟的飞行历程实时调节环形管道（19）内的试验气体的温度、压力、组分和飞行姿态；
2.根据权利要求1所述的环型连续式磁浮轨道模拟风洞，其特征在于，所述的密封腔室（10）为活动腔室；试验准备时，与环形管道（19）的剩余部分密封隔离，形成模型准备间；试验进行时，与环形管道（19）的剩余部分贯通，形成模型（11）运行通道。
3.一种环型连续式磁浮轨道模拟风洞的试验方法，其用于权利要求1~权利要求2任意一项所述的环型连续式磁浮轨道模拟风洞，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种环型连续式磁浮轨道模拟风洞，其特征在于，所述的环型连续式磁浮轨道模拟风洞包括一个环形管道（19），环形管道（19）的半径≥1000m，材料为35crni3movr；环形管道（19）的内腔设置密封腔室（10），密封腔室（10）内放置模型（11），模型（11）采用真实飞行器或者与真实飞行器材料一致的缩比模型，设计最高运行速度为3000m/s；环形管道（19）的周围设置配套的组分添加系统（1）、真空系统（7）和温度系统（8），模型（11）配备模型姿态调整系统（12），可根据需要模...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志刚，吴里银，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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