[实用新型]一种风洞双光程纹影流场显示装置

说明书

本实用新型属于风洞试验装置技术领域，具体涉及一种风洞双光程纹影流场显示装置，包括光纤耦合LED彩色光源、聚光镜组、分光镜、平面反射镜、光学窗口、风洞试验模型、球面反射镜、风洞试验段、刀口、成像物镜和照相机；风洞试验段是一个真空密封舱，试验模型和球面反射镜依次置于风洞试验段内。本实用新型风洞双光程纹影流场显示装置结构简单、成本低、流场显示效果好、操作方便。解决了近连续流到稀薄过渡流(对应流场静压为100Pa‑20Pa左右、对应试验马赫数为M8‑M12左右)常规纹影与辉光放电装置不能解决的流场显示问题。解决了40多年时间内一直没有很好解决的问题，即双光程纹影流场显示装置容易产生流场图像重影问题。

技术领域

本实用新型属于风洞试验装置技术领域，具体涉及一种风洞双光程纹影流场显示装置。

背景技术

在地面试验中，尽管流场诊断技术发展很快，但至今还没有任何一种技术能满足从海平面到100km模拟高度变化时高超声速流场定性显示与定量测量的需要。对高超声速流场，当模拟高度从海平面升高到40多km时，这时流场密度及流场静压相对较大(大于100Pa)，一般采用常规纹影(光束只通过试验流场一次，有时也称为单光程纹影)显示技术，可以获得满意的流场图像。当模拟高度从50多km升高到100多km时，这时流场密度及流场静压相对较小(小于20Pa左右)，可通过电子束、激光诱导荧光、激光雷利散射和喇曼散射，对流场进行定性显示，对试验流场气体的数密度、温度等进行定量测量，但系统复杂，成本高。基于分子激发的风洞流场显示，也被称作辉光放电流场显示，可用于模拟高度从50多km到100km时流场的定性显示。

但在模拟高度40多km到50多km这段区间(对应流场静压为100Pa-20Pa左右、对应试验马赫数为M8-M12左右)，当采用常规纹影系统时，流场压力偏低；当采用辉光放电装置时，流场压力又偏高。同时，在高超声速流场条件下，为了提高单光程纹影显示的灵敏度，刀口切割量很小，又会导致单光程纹影流场图像衍射效果明显，纹影背景斑点增大。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种在模拟高度40多km到50多km这段区间时的流场定性显示装置。

为达到上述目的，本实用新型提供一种风洞双光程纹影流场显示装置，包括光纤耦合LED彩色光源、聚光镜组、分光镜、平面反射镜、光学窗口、风洞试验模型、球面反射镜、风洞试验段、刀口、成像物镜和照相机；

风洞试验段是一个真空密封舱，试验模型和球面反射镜依次置于风洞试验段内；

其中，光纤耦合LED彩色光源、聚光镜组、分光镜和平面反射镜依次按顺序摆放，平面反射镜、光学窗口、风洞试验模型、球面反射镜依次按顺序摆放，分光镜、刀口、成像物镜和照相机依次按顺序摆放；

光纤耦合LED彩色光源产生红色、绿色、黄色与蓝色四种颜色的彩色光，彩色光透过聚光镜组；

聚光镜组所在的位置是将光纤耦合LED彩色光源输出的彩色光汇聚到球面反射镜的球心上，聚光镜组将彩色光透过分光镜；

分光镜将接收到的彩色光进行均匀分光，并将一半彩色光照射到平面反射镜；

平面反射镜将经过分光镜透射的彩色光，进行45°转向，投射到光学窗口上；

光学窗口透射彩色光，对风洞试验模型流场进行照明，并对风洞试验段进行密封；

彩色光对风洞试验模型流场进行照明后经过球面反射镜反射，再次通过风洞试验模型流场、光学窗口、平面反射镜，并经过分光镜反射汇聚到刀口上；

刀口位于球面反射镜的球心处，球面反射镜反射回来的彩色光，在刀口处形成彩色光源的四色图像；刀口呈口字形，由两组水平刀口和垂直刀口组成，水平刀口与垂直刀口不在同一平面内，水平刀口与垂直刀口分别切割彩色光源的四色图像，产生纹影流场图像；