[发明专利]用于高速风洞等离子体流动控制实验的支撑防护装置

说明书

技术领域

本发明涉及高速风洞中等离子体流动控制实验技术的安全和防护领域，具体为一套用于高速风洞中的等离子体流动控制实验的支撑防护装置。

背景技术

等离子体流动控制以其响应时间短、无需移动部件、作用频带宽等优势已成为国际空气动力学和等离子物理领域的新兴重点研究方向，并很可能成为导致飞行器性能发生重大突破的关键性技术。因此，深入研究高速流动的等离子体流动控制机理，发展精确、可靠的等离子体高速流动控制技术对紧扣国际科技前沿、研制我国下一代战斗机和导弹等先进武器装备具有非常重要的战略意义和工程应用价值。

国内外对等离子体流动控制技术的研究还处于初步探索阶段，目前还局限于低速流动领域，已有研究基本都是在来流速度不超过100m/s、压气机转速不超过3000r/min的条件下开展的，而实际飞行器飞行速度多在100m/s以上、压气机转速在104r/min以上。目前我国在等离子体高速流动控制实验技术方面的研究尚不多见，这主要是因为等离子体放电时需要外加几万伏的高电压，而在全钢制高速风洞中进行等离子体放电实验，如何防止高电压对人员和实验仪器造成损害，目前尚无很好的解决方案。

为了探明等离子体高速流动控制的作用机理，摸清等离子体激励在高速流动状态下的控制规律和特性，迫切需要发展一套适用于高速风洞的等离子体流动控制实验技术，从而推动等离子体流动控制技术的工程和实用化进程。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决等离子体流动控制实验中风洞洞体、模型及其支撑机构的装配和绝缘问题，防止高电压对测控仪器和设备的电磁干扰，本发明提出一种用于高速风洞等离子体流动控制实验的支撑防护装置。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种用于高速风洞等离子体流动控制实验的支撑防护装置，其特征在于：包括翼型绝缘防护支撑装置和电磁屏蔽防护装置；所述翼型绝缘防护支撑装置包括侧壁转窗结构和攻角机构支撑平台；侧壁转窗结构采用环氧树脂材料；攻角机构支撑平台中的用于支撑翼型耳片的接触面上粘贴可耐高电压的绝缘胶带，且接触面上还固定安装有由环氧树脂制成的耳片垫板；攻角机构支撑平台中的用于固定翼型耳片的固定螺栓采用聚四氟乙烯衬套和垫片；所述电磁屏蔽防护装置包括多层屏蔽高压导线和接地铜箔宽带；所述多层屏蔽高压导线由内向外依次为耐高压导线、75Ω基带同轴电缆、普通铜网衣、塑料软管和金属蛇皮软管，多层屏蔽高压导线用于传输等离子体流动控制实验中的激励电压；所述接地铜箔宽带采用宽10cm、厚0.05mm的铜箔宽带，用于将模型上的等离子体放电产生的感生电压导入大地。

进一步的优选方案，所述一种用于高速风洞等离子体流动控制实验的支撑防护装置，其特征在于：侧壁转窗结构包括窗门、填块和压盖；窗门为圆形结构，窗门与风洞试验段侧壁配合，且窗门能够绕自身轴线在风洞试验段侧壁上转动；窗门上开有异形通孔，窗门的圆心处于异形通孔内，翼型模型能够穿过异形通孔，异形通孔的一条边缘为直边，所述异形通孔的直边长度等于翼型模型安装耳片的宽度，所述异形通孔的直边与窗门圆心的距离等于待测翼型安装耳片厚度的一半，当窗门安装进风洞试验段侧壁后，所述异形通孔的直边与翼型模型安装基准面平行；窗门上还开有压盖安装孔；所述填块为异形板件，填块上开有与压盖连接的通孔；填块的一条边缘为直边，所述填块的直边长度等于翼型模型安装耳片的宽度；当填块安装嵌入窗门的异形通孔内时，除所述的填块的直边外，填块的其余边缘与窗门异形通孔除所述异形通孔的直边外的其余边缘紧贴，所述的填块的直边与所述的异形通孔的直边平行且距离等于翼型模型安装耳片厚度；压盖分别与窗门和填块固定连接，用于将填块固定在窗门的异形通孔内。

有益效果

本发明采用环氧树脂材料制作侧壁转窗，在支撑平台和翼型耳片的接触面上粘贴可耐高电压的绝缘胶带，并且在接触面上安装由环氧树脂层压板制成的耳片垫板，在固定螺钉上装配了聚四氟乙烯衬套和垫片，保证了模型与侧壁转窗、支撑平台的绝缘，以及固定螺钉与耳片之间的绝缘，同时也保证了侧壁转窗、支撑平台的强度。而采用多层屏蔽高压导线，使感应电磁场逐层衰减，满足测控仪器的安全耐压和电磁屏蔽要求；采用铜箔宽带接地，将传输导线辐射电磁场所引起的感生电压大大降低。在优选方案中，采用专门的转窗结构设计，优化了转窗结构中由于模型变化而需要拆卸的转窗部件，比如窗门在一次安装后就不要再拆卸，从而有效的避免了模型拆装一次就需要重新校准转窗炮台及窗门的工作，为翼型实验的准备工作节约了大量的宝贵时间，有效的提高了实验效率。

附图说明