高超聲速脈沖風洞背景

現(xiàn)代高超聲速吸氣式飛行器的發(fā)展,對發(fā)動機技術提出了新的挑戰(zhàn),在超燃技術的實用化還未取得突破性進展的時候,實現(xiàn)高超聲速飛行還需要依賴于亞燃沖壓發(fā)動機。超聲速進氣道是沖壓發(fā)動機的重要部件之一,進氣道的內(nèi)部流動特性設計的好壞直接影響整個動力裝置的總體性能,進氣道需要控制發(fā)動機入口氣流速度,為發(fā)動機提供足夠的空氣流量,提高燃燒室的燃燒效率等。同時考慮到其在高馬赫數(shù)下長時間工作,必須對進氣道的熱、壓環(huán)境進行考察。風洞模擬試驗作為一種有效的研究手段,可測量進氣道的進氣道性能參數(shù),壓力、熱流載荷分布情況,直接為進氣道方案設計提供技術支持,也可為數(shù)值模擬提供參考 。

進氣道的重要作用：

(1)使自由來流以最小的總壓損失,通過超聲速或亞聲速擴壓,將速度降低到發(fā)動機允許的入口速度；

(2)給發(fā)動機提供足夠的空氣流量,使發(fā)動機入口處流場具有較好的均勻性；

(3)進氣道的阻力是由作用在進氣道內(nèi)外表面的壓力在來流方向上的投影的合力，要使進氣道阻力盡可能的小；

(4)提高穩(wěn)定工作的流場范圍,避免出現(xiàn)喘振；

(5)氣流具有良好的動態(tài)響應能力；

(6)進入發(fā)動機的氣流湍流度最小；

進氣道試驗就是為了尋找滿足要求的進氣道設計,研究進氣道和發(fā)動機的匹配特性,研究進氣道的氣體動力學特性,研究合理的內(nèi)部流道型面。超聲速進氣道試驗一般在常規(guī)高超/高超聲速風洞、推進風洞和激波風洞進行。

它由驅(qū)動段、夾膜段、被驅(qū)動段、二道膜、噴管、試驗段、真空罐、真空系統(tǒng)和壓縮機系統(tǒng)等幾個部分組成。

風洞驅(qū)動段內(nèi)徑為 150mm，長度為 9. 67m; 被驅(qū)動段內(nèi)徑為 155mm，長度17.1m; 型面噴管出口直徑為 800mm; 試驗段直徑為 2m． 試驗采用激波風洞運行方式，試驗采用高超聲速動態(tài)試驗標準尖錐模型，其幾何形狀為底部直徑 20mm，半錐角 10°的尖錐． 模型由硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料輕質(zhì)外殼和高密度鎢鈰合金配重構成，重心位置通過配重塊調(diào)節(jié) 。2100433B

高超聲速風洞 是風洞實驗段氣流的馬赫數(shù)M在5～14之間的風洞。

中文名稱

高超聲速風洞

英文名稱

hypersonic wind tunnel

定　　義

風洞實驗段氣流的馬赫數(shù)M在5～14之間的風洞。

應用學科

航空科技（一級學科），飛行原理（二級學科）

第1章概論

1.1風洞與風洞試驗

1.2常規(guī)高超聲速風洞與試驗

1.3常規(guī)高超聲速風洞與試驗的地位作用

1.4國內(nèi)外主要常規(guī)高超聲速風洞

1.4.1國外主要常規(guī)高超聲速風洞

1.4.2國內(nèi)主要常規(guī)高超聲速風洞

1.5常規(guī)高超聲速風洞及試驗技術展望

第2章常規(guī)高超聲速風洞

2.1工作原理與系統(tǒng)組成

2.1.1工作原理

2.1.2系統(tǒng)組成與布局形式

2.1.3主要性能指標

2.1.4試驗能力

2.2分系統(tǒng)與主要部件

2.2.1氣源分系統(tǒng)

2.2.2加熱器分系統(tǒng)

2.2.3穩(wěn)定段

2.2.4噴管

2.2.5試驗段

2.2.6模型機構

2.2.7排氣分系統(tǒng)

2.2.8冷卻器

2.2.9運行控制分系統(tǒng)

2.2.10測量分系統(tǒng)

第3章常規(guī)高超聲速風洞運行與試驗測量

3.1風洞運行

3.1.1運行流程

3.1.2運行風險控制

3.2風洞試驗測量

3.2.1測量對象與技術要求

3.2.2基本測量方法

3.2.3試驗測量流程

3.2.4注意事項

第4章常規(guī)高超聲速風洞流場校測與標模試驗

4.1流場校測

4.1.1校測項目與指標要求

4.1.2校測裝置

4.1.3流場校測與數(shù)據(jù)處理方法

4.2標模試驗

4.2.1高超聲速標模

4.2.2試驗數(shù)據(jù)處理

4.2.3典型標模測力試驗結果

4.2.4標模測力精度要求

第5章高超聲速風洞試驗技術

5.1常規(guī)氣動力試驗技術

5.1.1試驗內(nèi)容與模擬參數(shù)

5.1.2常規(guī)測力模型

5.1.3常規(guī)測力天平

5.1.4試驗方法

5.1.5坐標系、力和力矩系數(shù)

5.1.6誤差修正

5.1.7常規(guī)氣動力試驗技術發(fā)展

5.2鉸鏈力矩試驗技術

5.2.1鉸鏈力矩測量方法

5.2.2鉸鏈力矩試驗分類

5.2.3鉸鏈力矩天平

5.2.4舵偏角變換方法

5.2.5技術難點與解決措施

5.2.6試驗數(shù)據(jù)處理

5.3通氣模型試驗技術

5.3.1通氣模擬方法

5.3.2通氣模型要求

5.3.3試驗測量方法

5.3.4數(shù)據(jù)處理方法

5.4噴流干擾試驗技術

5.4.1基本原理

5.4.2噴流模擬方法

5.4.3噴流干擾試驗方法

5.4.4噴流干擾試驗技術發(fā)展

5.5分離模擬試驗技術

5.5.1分離模擬試驗

5.5.2模擬參數(shù)

5.5.3分離試驗測試技術

5.5.4試驗數(shù)據(jù)處理方法

5.5.5分離模擬試驗技術發(fā)展

5.6動導數(shù)試驗技術

5.6.1模擬相似參數(shù)

5.6.2測量原理

5.6.3動導數(shù)試驗模型

5.6.4動導數(shù)試驗測量裝置

5.6.5動導數(shù)試驗技術發(fā)展

5.7靜態(tài)壓力/載荷分布測量試驗技術

5.7.1測量方法

5.7.2模型要求

5.7.3常用測量儀器

5.7.4試驗方法

5.7.5數(shù)據(jù)處理

5.7.6PSP測量技術介紹

5.8脈動壓力測量試驗技術

5.8.1測量原理與基本要求

5.8.2測量系統(tǒng)

5.8.3脈動壓力傳感器

5.8.4數(shù)據(jù)處理

5.8.5試驗特殊問題與處理

5.8.6脈動壓力測量技術發(fā)展

5.9測溫/測熱試驗技術

5.9.1常用測溫/測熱技術分類

5.9.2測量原理

5.9.3測量系統(tǒng)與傳感器標定

5.9.4風洞試驗方法

5.9.5測溫/測熱試驗發(fā)展探討

5.10流動顯示技術

5.10.1流動顯示技術概況

5.10.2流動顯示方法分類

5.10.3流動顯示技術的應用

5.10.4流動顯示技術發(fā)展

第6章常規(guī)高超聲速風洞試驗模型與支撐裝置設計

6.1試驗模型設計

6.1.1基本要求

6.1.2常規(guī)測力試驗模型設計

6.1.3鉸鏈力矩試驗模型設計

6.1.4測壓試驗模型設計

6.1.5測熱試驗模型設計

6.1.6噴流試驗模型設計

6.1.7動導數(shù)試驗模型設計

6.2支撐裝置設計

6.2.1尾支撐設計

6.2.2腹支撐/背支撐裝置設計

6.2.3材料與其他要求

第7章常規(guī)高超聲速風洞試驗流程

7.1試驗策劃與試驗方案設計

7.1.1試驗策劃

7.1.2試驗方案設計

7.1.3試驗大綱擬制

7.2風洞試驗過程

7.2.1試驗準備

7.2.2試驗實施

7.3試驗數(shù)據(jù)處理與評估

7.3.1試驗數(shù)據(jù)處理

7.3.2試驗數(shù)據(jù)不確定度評估

7.4試驗報告編寫

參考文獻"

本書是一本介紹常規(guī)高超聲速風洞及其試驗技術的專業(yè)書籍 全書共分為7 章主要介紹了常規(guī)高超聲速風洞原理、分系統(tǒng)組成與技術指標、風洞運行與試驗測量、風洞流場校測與標模試驗、 風洞試驗技術與試驗方法、風洞試驗模型與試驗裝置設計以及風洞試驗流程等本書以從事常規(guī)高超聲速風洞設計、試驗研究的科技人員和設備運行人員為主要適用對象也可作為從事常規(guī)高超聲速風洞計算研究的技術人員、技術管理人員和院校空氣動力學相關專業(yè)的師生的參考用書