[实用新型]一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管

说明书

本实用新型涉及一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管，属于航空航天飞行器气动热地面模拟试验装置领域；包括内壳、外壳和加强筋组；外壳包覆在内壳的外壁外侧；外壳的小径开口端设置有冷却水入口；外壳的大径开口端设置有冷却水出口；内壳外壁与外壳内壁的轴向两端固定连接；内壳外壁与外壳内壁之间留有间隙；加强筋组设置在内壳与外壳之间的间隙中；烧蚀实验时，外部高焓气流由内壳小径方向流入，由内壳大径方向流出；外部冷却水由入口进入内壳与外壳之间的间隙，由冷却水出口流出；本实用新型有效减少了由于试验模型在烧蚀过程中外形尺寸发生的未知变化而产生的反馈误差，从另一个方面确保高焓流场的稳定性，从而确保模型表面烧蚀均匀。

技术领域

本实用新型属于航空航天飞行器气动热地面模拟试验装置领域，涉及一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管。

背景技术

在气动热地面模拟试验中，采用电弧加热亚声速包罩试验技术研究模型表面防热材料的烧蚀特征是一个比较好的技术途径。其最大特点是能够将有限的能量限制在模型表面，从而能够用较小的质量流量的加热气体覆盖具有模拟飞行环境的较大尺寸的试验模型。

当前，随着高焓大功率电弧加热设备的建成以及投入使用，飞行器研制对气动热地面模拟试验提出了更高的要求。现有的包罩烧蚀试验中所使用的喷管只能适应气流总焓10MJ/kg以下的试验，不能满足气流总焓更高条件下的试验要求，主要缺陷包括如下几点：

1、当前亚声速包罩烧蚀试验使用的喷管，其内型面沿轴向为直线设计，模型表面气流马赫数会出现跳跃现象，导致流场不稳定，模型表面烧蚀不均匀；

2、当前亚声速包罩烧蚀试验使用的喷管只能适用于气流总焓较低的烧蚀试验，在高焓气流环境下，喷管冷却不均匀，局部区域易烧毁而导致冷却水外漏，使得试验失败；

3、当前亚声速包罩烧蚀试验使用的喷管承压能力较低，喷管外壳与内壳间使用橡胶密封圈进行密封。在高焓高压气流环境中，紫铜内壳容易产生较大热应变,使得橡胶密封圈失效，导致冷却水外漏,使得试验失败。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管。效减少了由于试验模型在烧蚀过程中外形尺寸发生的未知变化而产生的反馈误差，从另一个方面确保高焓流场的稳定性，从而确保模型表面烧蚀均匀。

本实用新型解决技术的方案是：

一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管，包括内壳、外壳和加强筋组；其中，内壳和外壳为中空椎体结构；外壳包覆在内壳的外壁外侧；外壳的小径开口端外壁沿径向设置有冷却水入口；外壳的大径开口端外壁沿径向设置有冷却水出口；内壳外壁与外壳内壁的轴向两端固定连接；内壳外壁与外壳内壁之间留有间隙；加强筋组设置在内壳与外壳之间的间隙中；烧蚀实验时，外部试验模型的头端从内壳的大径开口端伸入内壳；外部高焓气流由内壳小径方向流入，由内壳大径方向流出；外部冷却水由冷却水入口进入内壳与外壳之间的间隙，由冷却水出口流出。

在上述的一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管，加强筋组包括长筋组和短筋组；长筋组和短筋组均沿内壳侧壁长度方向设置。

在上述的一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管，所述长筋组的轴向长度与内壳侧壁长度相同；长筋组的轴向一端位于内壳小径端处；长筋组的轴向另一端位于内壳大径端处；短筋组的轴向长度为170-180mm；且短筋组的轴向一端位于内壳大径端处。

在上述的一种用于亚声速包罩烧蚀试验的定马赫数喷管，所述长筋组包括24条长筋；24条长筋沿周向均匀分布在内壳的外壁；短筋组包括24条短筋；24条短筋沿周向均匀分布在内壳的外壁；且长筋与短筋交错分布。