[发明专利]一种基于中心体的超声速连续变马赫数喷管

说明书

本发明公开了一种基于中心体的超声速连续变马赫数喷管。该喷管为喷管箱体，喷管箱体的上表面为二维型面Ⅰ，下表面为对称的二维型面Ⅱ；箱体的中心线上设置有中心体，中心体上下对称；中心体的左右两侧安装有滑槽，喷管箱体的左右两侧安装有对应匹配的滑轨，通过滑槽与滑轨的配合实现中心体在喷管箱体的中心线上前后移动；喷管箱体外安装有移动控制机构控制中心体的移动位置和移动速度；喷管箱体的前、后端面设置有密封围带。该喷管采用了滑中心体喷管技术，可以在3秒钟内实现风洞马赫数从2.0到3.5或从3.5到2.0的变化，能够保证高速风洞具有良好的流场品质，为超声速变马赫数条件下的进气道性能考核与评估提供了可靠的技术手段。

技术领域

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种基于中心体的超声速连续变马赫数喷管。

背景技术

高速飞行器的研制过程中，对于超声速连续变马赫数条件下进气道性能考核与评估提出了更高的要求，希望地面模拟设备能够提供相关试验数据。

高速风洞超声速连续变马赫数试验技术大多采用柔壁喷管形式，即在试验过程中通过液压-电气系统控制执行机构使壁板变形，实现马赫数的变化。这种方式由于壁板变形控制需要的时间较长，至少需要几十秒或几分钟才能改变很小的马赫数(0.1个马赫数量级)，而高速飞行器实际飞行要求在7～8秒时间内完成连续变化至少1个马赫数，所以采用柔壁喷管变马赫数技术虽然能够保证良好的流场品质，但从本质上讲并不能实现超声速马赫数的连续快速变化。从这个角度来看，柔壁喷管不具备超声速范围连续变马赫数来流模拟的能力。

美国兰利研究中心的统一规划风洞为高速风洞，具备两个试验段，马赫范围分别是1.47～2.86和2.29～4.63，采用了滑块式喷管，即喷管的上壁面固定、喷管的下壁面滑动的技术实现了超声速连续变马赫数试验能力。然而，这种技术由于喷管上下壁面不对称，造成流场存在较大气流偏角、速度分层及马赫数均匀性差等问题，因而，无法对变速条件下进气道性能进行精细评估。

当前，亟需发展一种超声速连续变马赫数试验技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于中心体的超声速连续变马赫数喷管。

本发明的基于中心体的超声速连续变马赫数喷管，其特点是，所述的喷管为喷管箱体，喷管箱体的上表面为二维型面Ⅰ，箱体的下表面为与上表面二维型面Ⅰ对称的二维型面Ⅱ；箱体的中心线上设置有中心体，中心体上下对称，中心体上表面型面与二维型面Ⅰ相对，中心体下表面型面与二维型面Ⅱ相对；中心体的左右两侧安装有滑槽，喷管箱体的左右两侧安装有对应匹配的滑轨，通过滑槽与滑轨的配合实现中心体在喷管箱体的中心线上前后移动；喷管箱体外安装有移动控制机构，移动控制机构控制中心体的移动位置和移动速度；喷管箱体的前、后端面设置有密封围带。

所述的喷管箱体的二维型面Ⅰ和二维型面Ⅱ的型线均为非定常曲线。

所述的中心体上表面型面和中心体下表面型面均为非定常曲线。

所述的二维型面Ⅰ、二维型面Ⅱ、中心体上表面型面和中心体下表面型面的表面粗糙度均为0.8。

所述的喷管箱体和中心体的材质均为硬质钢。

所述的二维型面Ⅰ、二维型面Ⅱ、中心体上表面型面和中心体下表面型面的表面均镀铬。

所述的移动控制机构控制中心体沿滑轨连续移动。

本发明的基于中心体的超声速连续变马赫数喷管采用了滑中心体喷管技术，保持了滑体喷管变化迅速和柔壁喷管流场品质好的优势，规避了滑体喷管流场品质差和柔壁喷管变化速度慢的不足，可以在3秒钟内实现风洞马赫数从2.0到3.5或从3.5到2.0的变化，能够保证高速风洞具有良好的流场品质，为超声速变马赫数条件下的进气道性能考核与评估提供了可靠的技术手段。

附图说明