高超聲速脈沖風(fēng)洞背景

現(xiàn)代高超聲速吸氣式飛行器的發(fā)展,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn),在超燃技術(shù)的實(shí)用化還未取得突破性進(jìn)展的時(shí)候,實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行還需要依賴于亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。超聲速進(jìn)氣道是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件之一,進(jìn)氣道的內(nèi)部流動(dòng)特性設(shè)計(jì)的好壞直接影響整個(gè)動(dòng)力裝置的總體性能,進(jìn)氣道需要控制發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣流速度,為發(fā)動(dòng)機(jī)提供足夠的空氣流量,提高燃燒室的燃燒效率等。同時(shí)考慮到其在高馬赫數(shù)下長(zhǎng)時(shí)間工作,必須對(duì)進(jìn)氣道的熱、壓環(huán)境進(jìn)行考察。風(fēng)洞模擬試驗(yàn)作為一種有效的研究手段,可測(cè)量進(jìn)氣道的進(jìn)氣道性能參數(shù),壓力、熱流載荷分布情況,直接為進(jìn)氣道方案設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持,也可為數(shù)值模擬提供參考 。

進(jìn)氣道的重要作用：

(1)使自由來(lái)流以最小的總壓損失,通過(guò)超聲速或亞聲速擴(kuò)壓,將速度降低到發(fā)動(dòng)機(jī)允許的入口速度；

(2)給發(fā)動(dòng)機(jī)提供足夠的空氣流量,使發(fā)動(dòng)機(jī)入口處流場(chǎng)具有較好的均勻性；

(3)進(jìn)氣道的阻力是由作用在進(jìn)氣道內(nèi)外表面的壓力在來(lái)流方向上的投影的合力，要使進(jìn)氣道阻力盡可能的??；

(4)提高穩(wěn)定工作的流場(chǎng)范圍,避免出現(xiàn)喘振；

(5)氣流具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；

(6)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流湍流度最??；

進(jìn)氣道試驗(yàn)就是為了尋找滿足要求的進(jìn)氣道設(shè)計(jì),研究進(jìn)氣道和發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配特性,研究進(jìn)氣道的氣體動(dòng)力學(xué)特性,研究合理的內(nèi)部流道型面。超聲速進(jìn)氣道試驗(yàn)一般在常規(guī)高超/高超聲速風(fēng)洞、推進(jìn)風(fēng)洞和激波風(fēng)洞進(jìn)行。

它由驅(qū)動(dòng)段、夾膜段、被驅(qū)動(dòng)段、二道膜、噴管、試驗(yàn)段、真空罐、真空系統(tǒng)和壓縮機(jī)系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。

風(fēng)洞驅(qū)動(dòng)段內(nèi)徑為 150mm，長(zhǎng)度為 9. 67m; 被驅(qū)動(dòng)段內(nèi)徑為 155mm，長(zhǎng)度17.1m; 型面噴管出口直徑為 800mm; 試驗(yàn)段直徑為 2m． 試驗(yàn)采用激波風(fēng)洞運(yùn)行方式，試驗(yàn)采用高超聲速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)尖錐模型，其幾何形狀為底部直徑 20mm，半錐角 10°的尖錐． 模型由硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料輕質(zhì)外殼和高密度鎢鈰合金配重構(gòu)成，重心位置通過(guò)配重塊調(diào)節(jié) 。2100433B

高超聲速風(fēng)洞 是風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段氣流的馬赫數(shù)M在5～14之間的風(fēng)洞。

中文名稱

高超聲速風(fēng)洞

英文名稱

hypersonic wind tunnel

定　　義

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段氣流的馬赫數(shù)M在5～14之間的風(fēng)洞。

應(yīng)用學(xué)科

航空科技（一級(jí)學(xué)科），飛行原理（二級(jí)學(xué)科）

第1章概論

1.1風(fēng)洞與風(fēng)洞試驗(yàn)

1.2常規(guī)高超聲速風(fēng)洞與試驗(yàn)

1.3常規(guī)高超聲速風(fēng)洞與試驗(yàn)的地位作用

1.4國(guó)內(nèi)外主要常規(guī)高超聲速風(fēng)洞

1.4.1國(guó)外主要常規(guī)高超聲速風(fēng)洞

1.4.2國(guó)內(nèi)主要常規(guī)高超聲速風(fēng)洞

1.5常規(guī)高超聲速風(fēng)洞及試驗(yàn)技術(shù)展望

第2章常規(guī)高超聲速風(fēng)洞

2.1工作原理與系統(tǒng)組成

2.1.1工作原理

2.1.2系統(tǒng)組成與布局形式

2.1.3主要性能指標(biāo)

2.1.4試驗(yàn)?zāi)芰?

2.2分系統(tǒng)與主要部件

2.2.1氣源分系統(tǒng)

2.2.2加熱器分系統(tǒng)

2.2.3穩(wěn)定段

2.2.4噴管

2.2.5試驗(yàn)段

2.2.6模型機(jī)構(gòu)

2.2.7排氣分系統(tǒng)

2.2.8冷卻器

2.2.9運(yùn)行控制分系統(tǒng)

2.2.10測(cè)量分系統(tǒng)

第3章常規(guī)高超聲速風(fēng)洞運(yùn)行與試驗(yàn)測(cè)量

3.1風(fēng)洞運(yùn)行

3.1.1運(yùn)行流程

3.1.2運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制

3.2風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)量

3.2.1測(cè)量對(duì)象與技術(shù)要求

3.2.2基本測(cè)量方法

3.2.3試驗(yàn)測(cè)量流程

3.2.4注意事項(xiàng)

第4章常規(guī)高超聲速風(fēng)洞流場(chǎng)校測(cè)與標(biāo)模試驗(yàn)

4.1流場(chǎng)校測(cè)

4.1.1校測(cè)項(xiàng)目與指標(biāo)要求

4.1.2校測(cè)裝置

4.1.3流場(chǎng)校測(cè)與數(shù)據(jù)處理方法

4.2標(biāo)模試驗(yàn)

4.2.1高超聲速標(biāo)模

4.2.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

4.2.3典型標(biāo)模測(cè)力試驗(yàn)結(jié)果

4.2.4標(biāo)模測(cè)力精度要求

第5章高超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)

5.1常規(guī)氣動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)

5.1.1試驗(yàn)內(nèi)容與模擬參數(shù)

5.1.2常規(guī)測(cè)力模型

5.1.3常規(guī)測(cè)力天平

5.1.4試驗(yàn)方法

5.1.5坐標(biāo)系、力和力矩系數(shù)

5.1.6誤差修正

5.1.7常規(guī)氣動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展

5.2鉸鏈力矩試驗(yàn)技術(shù)

5.2.1鉸鏈力矩測(cè)量方法

5.2.2鉸鏈力矩試驗(yàn)分類(lèi)

5.2.3鉸鏈力矩天平

5.2.4舵偏角變換方法

5.2.5技術(shù)難點(diǎn)與解決措施

5.2.6試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

5.3通氣模型試驗(yàn)技術(shù)

5.3.1通氣模擬方法

5.3.2通氣模型要求

5.3.3試驗(yàn)測(cè)量方法

5.3.4數(shù)據(jù)處理方法

5.4噴流干擾試驗(yàn)技術(shù)

5.4.1基本原理

5.4.2噴流模擬方法

5.4.3噴流干擾試驗(yàn)方法

5.4.4噴流干擾試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展

5.5分離模擬試驗(yàn)技術(shù)

5.5.1分離模擬試驗(yàn)

5.5.2模擬參數(shù)

5.5.3分離試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)

5.5.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

5.5.5分離模擬試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展

5.6動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)技術(shù)

5.6.1模擬相似參數(shù)

5.6.2測(cè)量原理

5.6.3動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?

5.6.4動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)測(cè)量裝置

5.6.5動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展

5.7靜態(tài)壓力/載荷分布測(cè)量試驗(yàn)技術(shù)

5.7.1測(cè)量方法

5.7.2模型要求

5.7.3常用測(cè)量?jī)x器

5.7.4試驗(yàn)方法

5.7.5數(shù)據(jù)處理

5.7.6PSP測(cè)量技術(shù)介紹

5.8脈動(dòng)壓力測(cè)量試驗(yàn)技術(shù)

5.8.1測(cè)量原理與基本要求

5.8.2測(cè)量系統(tǒng)

5.8.3脈動(dòng)壓力傳感器

5.8.4數(shù)據(jù)處理

5.8.5試驗(yàn)特殊問(wèn)題與處理

5.8.6脈動(dòng)壓力測(cè)量技術(shù)發(fā)展

5.9測(cè)溫/測(cè)熱試驗(yàn)技術(shù)

5.9.1常用測(cè)溫/測(cè)熱技術(shù)分類(lèi)

5.9.2測(cè)量原理

5.9.3測(cè)量系統(tǒng)與傳感器標(biāo)定

5.9.4風(fēng)洞試驗(yàn)方法

5.9.5測(cè)溫/測(cè)熱試驗(yàn)發(fā)展探討

5.10流動(dòng)顯示技術(shù)

5.10.1流動(dòng)顯示技術(shù)概況

5.10.2流動(dòng)顯示方法分類(lèi)

5.10.3流動(dòng)顯示技術(shù)的應(yīng)用

5.10.4流動(dòng)顯示技術(shù)發(fā)展

第6章常規(guī)高超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c支撐裝置設(shè)計(jì)

6.1試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

6.1.1基本要求

6.1.2常規(guī)測(cè)力試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

6.1.3鉸鏈力矩試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

6.1.4測(cè)壓試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

6.1.5測(cè)熱試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

6.1.6噴流試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

6.1.7動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

6.2支撐裝置設(shè)計(jì)

6.2.1尾支撐設(shè)計(jì)

6.2.2腹支撐/背支撐裝置設(shè)計(jì)

6.2.3材料與其他要求

第7章常規(guī)高超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)流程

7.1試驗(yàn)策劃與試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

7.1.1試驗(yàn)策劃

7.1.2試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

7.1.3試驗(yàn)大綱擬制

7.2風(fēng)洞試驗(yàn)過(guò)程

7.2.1試驗(yàn)準(zhǔn)備

7.2.2試驗(yàn)實(shí)施

7.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)估

7.3.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

7.3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)不確定度評(píng)估

7.4試驗(yàn)報(bào)告編寫(xiě)

參考文獻(xiàn)"

本書(shū)是一本介紹常規(guī)高超聲速風(fēng)洞及其試驗(yàn)技術(shù)的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍 全書(shū)共分為7 章主要介紹了常規(guī)高超聲速風(fēng)洞原理、分系統(tǒng)組成與技術(shù)指標(biāo)、風(fēng)洞運(yùn)行與試驗(yàn)測(cè)量、風(fēng)洞流場(chǎng)校測(cè)與標(biāo)模試驗(yàn)、 風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)方法、風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)以及風(fēng)洞試驗(yàn)流程等本書(shū)以從事常規(guī)高超聲速風(fēng)洞設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究的科技人員和設(shè)備運(yùn)行人員為主要適用對(duì)象也可作為從事常規(guī)高超聲速風(fēng)洞計(jì)算研究的技術(shù)人員、技術(shù)管理人員和院?？諝鈩?dòng)力學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生的參考用書(shū)