[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

说明书

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属于风洞试验技术领域；现有技术无法实现理想的低超声速流场和满足试验需求；本方法利用新设计的M1.3、M1.35和M1.4喷管装置结合开孔壁试验段在暂冲式风洞建立了低超声速流场；采用马赫数控制方法获得了理想的流场控制质量；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；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；实现了理想的低超声速流场和满足试验需求；本装置通过采用M1.3、M1.35和M1.4的喷管气动型面为实现理想的低超声速流场和满足试验需求提供了硬件基础。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，尤其涉及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。

背景技术

暂冲式风洞一般不具备低超声速试验能力。FL-1风洞开展了利用M1.35喷管和孔壁试验段实现低超声速流场的研究与调试，但其所建立的低超声速流场品质尚不满足试验需求，总的来说，暂冲式低超声速方面尚未进行过较为系统的试验研究工作，所建立的低超声速流场也不十分理想，流场M数分布校测结果未达到国军标σM≤0.011的指标要求，因此，利用喷管和开孔壁试验段组合状态下能否实现理想的低超声速流场、所建立的低超声速流场品质能否满足试验需求都尚待解决。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供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。

本发明的技术方案：

技术方案一

一种暂冲式高速风洞低超声速流场试验方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述步骤c的具体方法包括下列步骤：