[发明专利]一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法

说明书

本发明公开了一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，利用锥柱体模型具有刚度大、测压稳定、可承载高马赫数试验的特点，使用直接头和转接头安装于风洞迎角机构，进行若干组空间对称迎角的阶梯测压试验，通过测压数据分析局部空间流场对称性。在进行数据处理时，本发明对在空间对称迎角状态下，锥柱体模型外侧(或内侧)测压面的测压数据进行处理，换算成马赫数和压力恢复系数，进行差量处理，以便通过该差量评价试验段局部空间流场对称性质量。采用本发明能够有效减少启动车次的次数，降低试验成本，便于对试验段局部空间流场对称性进行快速检测和分析。

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，尤其是实验空气动力学领域，具体为一种测量跨声速风洞试验段局部空间流场对称性的简易方法。

背景技术

风洞是根据相对运动的原理，利用运动气流使飞行器缩比试验模型实现飞行模拟的一种人工管道状地面设备。作为飞行器研制的基础试验设备，风洞流场品质是保障试验模型获得精准数据的核心，尤其是在飞行器气动性能变化最为敏感的跨声速速域内，流场品质极为重要，流场品质轻微的变化都会对试验模型气动数据造成明显的改变。为此，保障跨声速风洞流场品质稳定和校准是维护风洞的基本要求，需要对跨声速风洞流场进行阶段性测量和校准。

在跨声速风洞流场品质内，空间流场对称性是一项重要指标，典型要求是风洞流场的对称性要足够优秀，越趋近于完全对称对模型试验数据的干扰也越小。然而，受风洞诸多客观条件干扰，风洞空间流场很难达到到完全对称的理想标准，解决的办法是对空间流场对称性进行调试和测量，获得满足国家军用标准指标的流场。在模型试验中，通过空间流场对称性参数进行试验数据修正，获得逼近真值的模型气动参数。以上过程中，对空间流场对称性测量根据试验目的，可区分为全面空间流场对称性测量和局部空间流场对称性测量，其中，包含模型区域的局部空间流场是流场测量的重点。

传统上，使用总压十字排架对跨声速风洞空间流场对称性进行测量，方法是把风洞试验段测量区域沿轴向划分为若干等距截面，一次进行一个截面的压力测量，然后对总压十字排架所测截面的压力分布数据进行处理，获得风洞试验段不同截面的流场对称性参数值。该方法虽然可以通过测量区域的变化，实现试验段沿轴向的全部区域或局部区域的空间流场对称性测量，却也存在测量车次较多、成本较高、状态复杂等缺点，并且，该方法还存在不能模拟试验模型沿俯仰方向运动状态下对局部空间流场测量的不足，不利于对部分模型正反装试验数据差异的分析和处理。在此背景下，发明了一种使用锥柱体模型测量跨声速风洞局部空间流场对称性的简易方法，该方法克服了使用总压十字排架测量空间流场对称性的缺点，能够沿俯仰方向实现涵盖模型区域的局部空间流场对称性测量。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，针对采用现有方法进行跨声速风洞试验段局部空间流场对称性测量时，不能沿俯仰方向测量、试验成本较高、状态复杂等的问题，提供一种测量跨声速风洞试验段局部空间流场对称性的简易方法。本发明在准确、可靠的基础上，能尽快获得局部空间流场对称性结果，以利于局部空间流场对称性对试验结果的影响分析，具有较好的应用前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，包括如下步骤：

第一步、在试验段壁板上安装风洞迎角机构，在风洞迎角机构上安装锥柱体模型；

第二步、对锥柱体模型进行空间对称迎角校准；

第三步、在试验马赫数下进行阶梯测压试验，采集风洞试验段来流总压P₀和各对称迎角状态下锥柱体模型各测压面测压点的压力值P_i；

第四步、计算各组空间对称迎角状态下锥柱体模型评判测压面有效测压点的压力恢复系数P_i/P₀和马赫数M_i；