[发明专利]一种暂冲式高速风洞低超声速流场试验方法及其喷管装置

权利要求书

1.一种暂冲式高速风洞低超声速流场试验方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤a、利用新设计的M1.3、M1.35和M1.4喷管装置并结合开孔壁试验段在暂冲式风洞建立了低超声速流场；

步骤b、采用马赫数控制方法获得了理想的流场控制质量；

步骤c、通过不同扩开角时试验段轴向马赫数分布分析，确定在低超声速时试验段扩开角越小流场的均匀性越好，并选定扩开角0°作为洞体条件；

步骤d、利用所述喷管装置结合开孔壁试验段，采用试验段扩开角和流场控制方式，得到满足国军标要求的合格流场，M1.3、M1.35和M1.4的流场均匀性均优于国军标σM≤0.011的指标要求，标模试验和飞行器模型试验验证表明建立的低超声速流场品质完全满足试验需求，风洞具备了低超声速试验的能力。

2.根据权利要求1所述一种暂冲式高速风洞低超声速流场的试验方法，其特征在于，所述步骤a的具体方法包括下列步骤：

步骤a1、利用喷管型面设计程序，通过输入喷管参数，喷管参数包括喷管类型、喷管入口半高度、喷管出口半高度、出口马赫数和入口总压，得到喷管气动型面及喷管型面螺旋升降机伸长量；

步骤a2、对风洞试验段附面层厚度进行系数修正；

步骤a3、校准该型面使其满足机械条件限制要求，获得M1.3、M1.35和M1.4喷管气动型面；

步骤a4、依据标定好的M1.3、1.35、1.4喷管机械型面，控制系统驱动喷管型面柔板的电动螺旋升降机同步运行，待控制柔板的弯曲形状与喷管理论气动型面相吻合后，将滑动端轴向锁紧；

步骤a5、使用开孔壁试验段，利用步骤d建立低超声速流场。

3.根据权利要求1所述一种暂冲式高速风洞低超声速流场的试验方法，其特征在于，所述步骤b的马赫数控制方法，包括下列步骤：

步骤b1、试验时利用稳定段总压和试验段静压计算流场M数；

步骤b2、计算流场M数与给定M数的差量；

步骤b3、根据差量使用PI控制器调节调压阀开度。

4.根据权利要求1所述一种暂冲式高速风洞低超声速流场的试验方法，其特征在于，所述步骤c的具体方法包括下列步骤：

步骤c1、将试验段扩开角置于0°进行流场校测，获得试验段轴向马赫数分布数据；

步骤c2、将试验段扩开角置于+0.3°进行流场校测，获得试验段轴向马赫数分布数据；

步骤c3、将试验段扩开角置于+0.5°进行流场校测，获得试验段轴向马赫数分布数据；

步骤c4、将上述试验段轴向马赫数分布数据进行分析，确定不同的扩开角对试验段流场均匀性具有影响，在风洞运行方式为主流引射马赫数控制方式时，试验段的扩开角越小流场的均匀性越好；扩开角为0°时试验段流场优于扩开角+0.3°和+0.5°时的试验段流场。

5.一种基于权利要求1所述一种暂冲式高速风洞低超声速流场的试验方法中设计的喷管装置，其特征在于，包括喷管柔板(1)、支座(2)、机架(3)、前端板(4)、滑动端(5)、驱动器(6)、后端板(7)和主壳体(8)；所述前端板(4)、后端板(7)和主壳体(8)构成中空的四边形壳体，所述四边形壳体的上端设置有若干机架(3)，所述四边形壳体的下端设置有若干支座(2)，所述喷管柔板(1)的气动型面为曲线型喷管气动型面，所述滑动端(5)的左右两端均固定在前端板(4)和后端板(7)之间，所述喷管柔板(1)的上表面气动型面和下表面气动型面均设置有若干驱动器(6)，所述若干驱动器(6)能够改变喷管柔板(1)气动型面的弯曲形状，弯曲的形状包括曲线型喷管气动型面M1.3、M1.35和M1.4。

6.根据权利要求5所述一种暂冲式高速风洞低超声速流场喷管装置，其特征在于，所述支座(2)和机架(3)的数量均大于4个。

7.根据权利要求5所述一种暂冲式高速风洞低超声速流场喷管装置，其特征在于，所述机架(3)为工字型支架，包括上机架板、下支架板和支撑杆，所述上机架板和下支架板长度和宽度相同。