[实用新型]一种用于高焓条件下的亚声速包罩烧蚀试验装置

说明书

本实用新型公开一种用于高焓条件下的亚声速包罩烧蚀试验装置，包括包罩喷管、喉道支杆、转接法兰、转接段和模型支架。包罩喷管和模型支架固定于转接法兰上。喉道支杆经过转接段与模型支架连接，喉道支杆的喉道部分位于包罩喷管的内部。喉道支杆和转接段的连接保证与包罩喷管的中心轴线重合。试验进行时，试验模型安装在喉道支杆上，试验模型外表面与包罩喷管内表面之间的环形通道为高焓气流通道，气流在包罩喷管内的流动为亚声速流动。本实用新型可以应用于高焓气流状态下航空航天气动热防护地面模拟试验。

技术领域

本实用新型涉及一种用于高焓条件下的亚声速包罩烧蚀试验装置，属于航空航天飞行器气动热地面模拟试验装置领域。

背景技术

在地面模拟试验中，采用亚声速包罩烧蚀试验技术研究模型表面防热材料的烧蚀性能是一个比较好的技术途径。其最大特点是能够将有限能量的高温气体限制在模型表面，从而能够用较小质量流量的高温气体模拟较大尺寸试验模型的飞行环境。

当前，随着大功率高焓加热设备的建成以及投入使用，飞行器的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技术只能适应气流总焓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。因此需要以大功率高焓加热设备为依托，紧密围绕高焓条件下大尺寸模型亚声速包罩的特殊试验需求，对试验装置进行全新设计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题：克服现有技术存在的问题，提出了一种用于高焓条件下的亚声速包罩烧蚀试验装置，在高焓条件下的亚声速包罩烧蚀试验中，试验流场的温度和压力与当前试验条件相比有较大提升，需要确保整套试验设备在高焓流场环境下不会出现故障或损坏。

本实用新型的技术方案：

一种用于高焓条件下的亚声速包罩烧蚀试验装置，包括包罩喷管、喉道支杆、转接法兰、转接段和模型支架；

包罩喷管和模型支架固定于转接法兰上，喉道支杆经过转接段安装在模型支架上，喉道支杆、转接段以及包罩喷管三者的中心轴线重合，喉道支杆的喉道部分位于包罩喷管的内部；

试验进行时，试验模型安装在喉道支杆上，试验模型外表面与包罩喷管内表面之间的环形通道为高焓气流通道；经过加热、压缩的高焓空气以亚声速流经试验模型表面后，在喉道支杆的喉道处达到声速，最后流过模型支架；在试验过程中，包罩喷管、喉道支杆、转接段和模型支架内均通入高压水进行冷却。

进一步的，所述喉道支杆包括喉道外壳、模型连接块、连接筒和连接杆，其中：

模型连接块的前端用于安装试验模型，喉道外壳安装在模型连接块的外侧，用于与试验喷管之间形成音速喉道，连接筒和连接杆同心地安装在模型连接块的后端，连接筒处于连接杆外侧，且短于连接杆；所述喉道外壳、模型连接块、连接筒和连接杆具有一体化水冷结构；该一体化水冷结构包括设置在连接杆内部的冷却水入水通道，该通道与设置在模型连接块内的蓄水槽连通，模型连接块外侧与喉道外壳之间留有缝隙且在模型连接块的外侧设置环形水槽，该水槽两侧均设置均布的径向冷却水通道，其中一侧冷却水通道与所述的蓄水槽连通，另一侧冷却水通道与连接筒与连接杆之间的间隙连通。

进一步的，所述的与蓄水槽连通的冷却水通道出口为一斜面，该斜面与连接杆轴后端轴线之间的夹角范围30-60°；连接筒与连接杆之间的间隙截面积大于模型连接块外侧与喉道外壳之间缝隙的最小截面积；所述环形水槽径向截面积不大于蓄水槽径向截面积，蓄水槽径向截面积大于连接杆入水通道径向截面积。