暫沖式風(fēng)洞簡(jiǎn)介

暫沖式風(fēng)洞試驗(yàn)段截面尺寸為1.5mX1.6m (寬X高),試驗(yàn)馬赫數(shù)范圍為M 0.3 ~ 2.5,進(jìn)氣道試驗(yàn)臺(tái)有兩個(gè)跨音速試驗(yàn)段,長(zhǎng)度分別為4.2 m和3.0 m。氣源容積為7000立方米,壓力為0.7 MPa 。

(1)氣源調(diào)壓閥子系統(tǒng)

位于風(fēng)洞的進(jìn)氣口處,連接氣源和風(fēng)洞流場(chǎng),通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)洞流場(chǎng)的進(jìn)氣量,實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)壓力的控制。在常壓實(shí)驗(yàn)工況下,氣源主引射調(diào)壓閥系統(tǒng)的主要任務(wù)是確保流場(chǎng)壓力的穩(wěn)定。在增壓工況下,其主要任務(wù)是改變流場(chǎng)的總壓,滿足系統(tǒng)的要求。

(2) 二吼段柵指子系統(tǒng)

柵指是位于試驗(yàn)段上、下吼道的一對(duì)柵指片,通過(guò)一對(duì)同步油組,實(shí)現(xiàn)一對(duì)柵指在試驗(yàn)段的同步控制,調(diào)節(jié)柵指在風(fēng)洞中的伸縮距離,以節(jié)流的方式調(diào)節(jié)馬赫數(shù)。柵指控制,是調(diào)節(jié)和控制馬赫數(shù)的主要途徑,它主要是通過(guò)液壓伺服驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)的。

(3)模型大攻角子系統(tǒng)

模型攻角子系統(tǒng)是安裝在試驗(yàn)段的一套液壓伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),由上、下油紅推動(dòng)大彎刀機(jī)構(gòu)(用于安裝飛行器模型),按圓弧運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)飛行器模型的迎俯角、滾轉(zhuǎn)角以及側(cè)滑角等姿態(tài)控制。

(4)主排氣閥子系統(tǒng)

主排氣閥是安裝在風(fēng)洞環(huán)流尾端的四個(gè)對(duì)稱的排氣閥門(mén),主要用于排出風(fēng)洞環(huán)流的尾氣,和主調(diào)壓閥一道,實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)參數(shù)——壓力的控制。

暫沖式風(fēng)洞流場(chǎng)控制的參數(shù)很多,但最終主要是控制二個(gè)參數(shù):馬赫數(shù)和總壓。

馬赫數(shù)M和總壓的控制主要是由氣源壓力及其調(diào)壓閥閥門(mén)開(kāi)度的大小決定的。從本質(zhì)上講,如果不考慮馬赫數(shù)和風(fēng)洞流場(chǎng)其它參數(shù)之間的耦合影響,馬赫數(shù)控制,將最終歸結(jié)為典型的單輸入、單輸出閉環(huán)控制系統(tǒng)(SISO):馬赫數(shù)誤差調(diào)節(jié)。同樣如果不考慮系統(tǒng)總壓和風(fēng)洞流場(chǎng)其它參數(shù)之間的耦合影響,總壓控制,將最終歸結(jié)為典型的單輸入、單輸出閉環(huán)控制系統(tǒng)(SISO):總壓偏差調(diào)節(jié)。

(1)確認(rèn)運(yùn)行馬赫數(shù)范圍及穩(wěn)定段工作壓力范圍,并給出總壓及馬赫數(shù)的控制精度;

(2)給出風(fēng)洞和試驗(yàn)段安裝有“參考模型”狀態(tài)下,風(fēng)洞運(yùn)行壓力比及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制參數(shù);

(3)“參考模型”整體外尺寸可根據(jù)風(fēng)洞標(biāo)模參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)細(xì)節(jié)尺寸無(wú)需模擬;

(4)給出典型運(yùn)行工況下的各種試驗(yàn)控制程序及控制參數(shù),并逐步完善風(fēng)洞啟動(dòng)非穩(wěn)定過(guò)程;

(5)控制參數(shù)的優(yōu)化和控制軟件工程化,給出控制系統(tǒng)的控制精度;

(6)給出風(fēng)洞回路各主要部段總壓、靜壓分布曲線;

(7)風(fēng)洞回路各主要部段氣流噪聲特性測(cè)量;

(8)必要時(shí),對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行應(yīng)力或震動(dòng)檢測(cè),風(fēng)洞增壓運(yùn)行時(shí),對(duì)風(fēng)洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)施檢測(cè),給出檢測(cè)結(jié)果;

(9)完成不同運(yùn)行壓力狀態(tài)下的環(huán)境噪聲測(cè)量,給出測(cè)量結(jié)果。2100433B

超聲速風(fēng)洞分為連續(xù)式和暫沖式(間歇式)兩大類。連續(xù)式風(fēng)洞由軸流式壓氣機(jī)或航空發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，提供風(fēng)洞運(yùn)行所必需的壓力比，可分為多級(jí)壓縮機(jī)式、氣瓶引射式和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)引射式等。根據(jù)形成壓力比的方式不同，可分為下吹式、抽吸式、吹吸式、引射式和吹引式5種。

暫沖式超聲速風(fēng)洞南氣源系統(tǒng)、閥門(mén)（下吹氣式超聲速風(fēng)洞中一般有三種閥門(mén)，截止閥、快速閥和調(diào)壓閥）、大角度擴(kuò)散段、穩(wěn)定段與收縮段、噴管段、試驗(yàn)段、超聲速擴(kuò)壓段、亞聲速擴(kuò)壓段、消聲塔等組成（見(jiàn)圖1）。

兩者的不同之處在于：連續(xù)式風(fēng)洞可以連續(xù)工作，而暫沖式風(fēng)洞一次只能工作很短的時(shí)間，一般在30s至1min。由于工作時(shí)間長(zhǎng)短不同，兩者的附屬設(shè)備也有很大的差別。對(duì)于連續(xù)式風(fēng)洞，需要用很大的功率才能長(zhǎng)時(shí)問(wèn)地維持高壓力。但暫沖式風(fēng)洞要求很大的高壓儲(chǔ)氣罐或更大的低壓真空箱，而且工作時(shí)間短，要求測(cè)量?jī)x器反應(yīng)迅速，能自動(dòng)測(cè)量。連續(xù)式風(fēng)洞具有持續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)洞試驗(yàn)段流場(chǎng)氣流穩(wěn)定、能夠精確地重復(fù)某一給定的試驗(yàn)段內(nèi)氣流流動(dòng)狀態(tài)參數(shù)、有利于得到可靠的非定常試驗(yàn)數(shù)據(jù)和風(fēng)洞運(yùn)行試驗(yàn)費(fèi)用較低的特點(diǎn)，而且風(fēng)洞可以在低于1個(gè)大氣壓狀態(tài)下運(yùn)行，與暫沖式風(fēng)洞相比，可以具有更低速壓的試驗(yàn)?zāi)芰?，這對(duì)進(jìn)行顫振試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)技術(shù)尤其有利。但由于風(fēng)洞運(yùn)行壓力受壓氣機(jī)驅(qū)動(dòng)功率限制，及風(fēng)洞運(yùn)行過(guò)程中氣流溫升受回路冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的限制（一般在40~50℃狀態(tài)下運(yùn)行），因此風(fēng)洞試驗(yàn)雷諾數(shù)通常低于相同尺寸的暫沖式風(fēng)洞。

暫沖式風(fēng)洞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)比連續(xù)式風(fēng)洞簡(jiǎn)單、建設(shè)周期短，造價(jià)比較低，暫沖式風(fēng)洞氣源設(shè)計(jì)包括儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣容積、儲(chǔ)氣壓力和壓縮空氣干燥度的確定、壓縮空氣溫度和供氣系統(tǒng)配置方案的選擇。暫沖式風(fēng)洞運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)氣罐處于放氣過(guò)程，所以氣體總溫將有所下降。允許的氣體最低溫度取決于風(fēng)洞模型試驗(yàn)雷諾數(shù)的允許變化量?？梢酝ㄟ^(guò)儲(chǔ)氣罐內(nèi)設(shè)置可加熱或不加熱的蓄熱介質(zhì)，增大儲(chǔ)氣罐容積來(lái)減少總溫的下降。

楔沖式斷層：產(chǎn)狀相近的一套逆沖斷層和一套正斷層共同構(gòu)成上寬下窄的楔狀沖斷體。這種型式的逆沖斷層一般產(chǎn)于盆地之中或兩個(gè)盆地之間。

較老的巖系一層逆掩于紅層之上，而另一側(cè)與紅層成正斷層接觸，成上寬下窄的楔形片段，這就是楔形沖斷體構(gòu)造。

中國(guó)南方一些較大紅盆地中有時(shí)出現(xiàn)一些基底老巖系。過(guò)去一般認(rèn)為是斷塊式上升，以地壘形式隆起于紅層之中。近年研究發(fā)現(xiàn)，這些老巖系一側(cè)逆沖于紅層之上，而另一側(cè)與紅層呈正斷層接觸，成上寬下窄的楔形斷片，稱為楔形沖斷體構(gòu)造。這種沖斷體本身又可由次級(jí)疊瓦式斷層組成。湖南衡陽(yáng)盆地壇子山是這種構(gòu)造的一個(gè)典型實(shí)例。其他如蘇南茅山粵北曲仁盆地等均有這類構(gòu)造。某些向一個(gè)方向逆沖的褶皺山系，其結(jié)構(gòu)上也與這類楔狀沖斷體構(gòu)造相似。

放電式風(fēng)洞的部件組成與電弧風(fēng)洞類似，電弧放電能在短時(shí)問(wèn)內(nèi)釋放出大量能量，因而氣流溫度可以達(dá)到很高。例如，1個(gè)大氣壓空氣中的焊接電弧，弧心處的氣體溫度可達(dá)6500K左右，相當(dāng)于飛行器在同溫層以Ma=12飛行時(shí)的駐點(diǎn)溫度。放電式風(fēng)洞在啟動(dòng)前，先把空氣或其他氣體壓人高壓駐室內(nèi)，高壓駐室與噴管之間用薄膜隔開(kāi)。預(yù)儲(chǔ)在電容器中的大量電能，通過(guò)駐室內(nèi)的電極放電。放電所釋放的巨大能量，將駐室內(nèi)的空氣加熱到很高的溫度，同時(shí)壓力也大大提高。此時(shí)薄膜破裂，高壓高溫氣體進(jìn)入噴管而膨脹，在試驗(yàn)段就得到具有很高馬赫數(shù)和很高溫度的流動(dòng)。風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)芫S持的時(shí)間在50ms左右，密度及雷諾數(shù)都能達(dá)到較高的值。