暫沖式風洞主要參數(shù)

暫沖式風洞流場控制的參數(shù)很多,但最終主要是控制二個參數(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)壓閥閥門開度的大小決定的。從本質(zhì)上講,如果不考慮馬赫數(shù)和風洞流場其它參數(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)總壓和風洞流場其它參數(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)氣源調(diào)壓閥子系統(tǒng)

位于風洞的進氣口處,連接氣源和風洞流場,通過調(diào)節(jié)風洞流場的進氣量,實現(xiàn)對流場壓力的控制。在常壓實驗工況下,氣源主引射調(diào)壓閥系統(tǒng)的主要任務是確保流場壓力的穩(wěn)定。在增壓工況下,其主要任務是改變流場的總壓,滿足系統(tǒng)的要求。

(2) 二吼段柵指子系統(tǒng)

柵指是位于試驗段上、下吼道的一對柵指片,通過一對同步油組,實現(xiàn)一對柵指在試驗段的同步控制,調(diào)節(jié)柵指在風洞中的伸縮距離,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,它主要是通過液壓伺服驅(qū)動方式實現(xiàn)的。

(3)模型大攻角子系統(tǒng)

模型攻角子系統(tǒng)是安裝在試驗段的一套液壓伺服驅(qū)動機構(gòu),由上、下油紅推動大彎刀機構(gòu)(用于安裝飛行器模型),按圓弧運動,實現(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洞環(huán)流尾端的四個對稱的排氣閥門,主要用于排出風洞環(huán)流的尾氣,和主調(diào)壓閥一道,實現(xiàn)對流場參數(shù)——壓力的控制。

暫沖式風洞試驗段截面尺寸為1.5mX1.6m (寬X高),試驗馬赫數(shù)范圍為M 0.3 ~ 2.5,進氣道試驗臺有兩個跨音速試驗段,長度分別為4.2 m和3.0 m。氣源容積為7000立方米,壓力為0.7 MPa 。

(1)確認運行馬赫數(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)給出風洞和試驗段安裝有“參考模型”狀態(tài)下,風洞運行壓力比及各執(zhí)行機構(gòu)控制參數(shù);

(3)“參考模型”整體外尺寸可根據(jù)風洞標模參數(shù)進行設(shè)計,對細節(jié)尺寸無需模擬;

(4)給出典型運行工況下的各種試驗控制程序及控制參數(shù),并逐步完善風洞啟動非穩(wěn)定過程;

(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)給出風洞回路各主要部段總壓、靜壓分布曲線;

(7)風洞回路各主要部段氣流噪聲特性測量;

(8)必要時,對關(guān)節(jié)運動部件進行應力或震動檢測,風洞增壓運行時,對風洞結(jié)構(gòu)進行實施檢測,給出檢測結(jié)果;

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

超聲速風洞分為連續(xù)式和暫沖式(間歇式)兩大類。連續(xù)式風洞由軸流式壓氣機或航空發(fā)動機驅(qū)動，提供風洞運行所必需的壓力比，可分為多級壓縮機式、氣瓶引射式和噴氣發(fā)動機引射式等。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。

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

兩者的不同之處在于：連續(xù)式風洞可以連續(xù)工作，而暫沖式風洞一次只能工作很短的時間，一般在30s至1min。由于工作時間長短不同，兩者的附屬設(shè)備也有很大的差別。對于連續(xù)式風洞，需要用很大的功率才能長時問地維持高壓力。但暫沖式風洞要求很大的高壓儲氣罐或更大的低壓真空箱，而且工作時間短，要求測量儀器反應迅速，能自動測量。連續(xù)式風洞具有持續(xù)運行時間長、風洞試驗段流場氣流穩(wěn)定、能夠精確地重復某一給定的試驗段內(nèi)氣流流動狀態(tài)參數(shù)、有利于得到可靠的非定常試驗數(shù)據(jù)和風洞運行試驗費用較低的特點，而且風洞可以在低于1個大氣壓狀態(tài)下運行，與暫沖式風洞相比，可以具有更低速壓的試驗能力，這對進行顫振試驗模型設(shè)計技術(shù)尤其有利。但由于風洞運行壓力受壓氣機驅(qū)動功率限制，及風洞運行過程中氣流溫升受回路冷卻系統(tǒng)設(shè)計能力的限制（一般在40~50℃狀態(tài)下運行），因此風洞試驗雷諾數(shù)通常低于相同尺寸的暫沖式風洞。

暫沖式風洞驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計、制造技術(shù)比連續(xù)式風洞簡單、建設(shè)周期短，造價比較低，暫沖式風洞氣源設(shè)計包括儲氣罐儲氣容積、儲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。暫沖式風洞運行時，儲氣罐處于放氣過程，所以氣體總溫將有所下降。允許的氣體最低溫度取決于風洞模型試驗雷諾數(shù)的允許變化量。可以通過儲氣罐內(nèi)設(shè)置可加熱或不加熱的蓄熱介質(zhì)，增大儲氣罐容積來減少總溫的下降。

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。

中國南方一些較大紅盆地中有時出現(xiàn)一些基底老巖系。過去一般認為是斷塊式上升，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疊瓦式斷層組成。湖南衡陽盆地壇子山是這種構(gòu)造的一個典型實例。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。

放電式風洞的部件組成與電弧風洞類似，電弧放電能在短時問內(nèi)釋放出大量能量，因而氣流溫度可以達到很高。例如，1個大氣壓空氣中的焊接電弧，弧心處的氣體溫度可達6500K左右，相當于飛行器在同溫層以Ma=12飛行時的駐點溫度。放電式風洞在啟動前，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。預儲在電容器中的大量電能，通過駐室內(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，同時壓力也大大提高。此時薄膜破裂，高壓高溫氣體進入噴管而膨脹，在試驗段就得到具有很高馬赫數(shù)和很高溫度的流動。風洞試驗能維持的時間在50ms左右，密度及雷諾數(shù)都能達到較高的值。