CN106768795A - 一种用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法。本发明基于暂冲式风洞的结构特点，为了有效降低载荷，受超音速流场冲压引射开车方式的启发，创造了亚跨流场引射开车的方式。亚跨超风洞的结构通常都包括主调压阀系统、冲压引射器系统、增量引射器系统，与之而来的便是吹风试验有多种组合开车方式。本发明创造性地采用亚跨流场引射开车的方式，能显著降低载荷，确保亚跨吹风试验尤其是0.8～1.2这些高马赫数试验时模型和天平的安全，进而顺利地完成试验，大大拓展了风洞的试验能力。

Description

一种用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法

技术领域

本发明涉及一种用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法，属于风洞试验领域。

背景技术

风洞是空气动力学研究和试验中最广泛使用的工具，风洞试验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的部分。AT-1风洞是一款典型的暂冲式亚跨超风洞，其结构如附图1所示，包括主管道(1)、阻尼滤网(2)、前室(3)、喷管(4)、试验段(5)、超声速扩散段(6)、吸入式引射器(7)、亚声速扩散段(8)、排气节流阀(9)、增量引射器(10)、引射器调压阀(11)、主调压阀(12)、旁路阀(13)、启动阀(14)、气源总阀(15)、气源(16)、消音塔(17)。通常情况下，亚跨马赫数0.4～1.2吹风时前室总压较低，为了节省能源，此时会打开增量引射器，循环使用一部分废气，仅打开主调压阀(12)采用冲压的方式配合废气循环即可完成吹风试验，亚跨吹风时不使用吸入式引射器(7)。超音速试验时增量引射器(10)关闭，不再使用废气。M1.5比较特殊，通常是只打开主调压阀(12)直接采用冲压方式开车。马赫数1.75～2.5吹风有两种方式，采用冲压方式开车时，无需使用引射器调压阀(11)控制的吸入式引射器(7)；如果为了降低前室总压，也可以采用冲压加引射的方式，同时使用主调压阀(12)和吸入式引射器(7)。马赫数3.0～4.5吹风试验前室总压较高，为了降低冲击防止模型剧烈抖动，迅速建立流场，需要使用引射器调压阀(11)控制的吸入式引射器，配合主调压阀(12)使用，这种开车方式叫冲压加引射。

即便AT-1风洞有如此多的开车方式，亚跨吹风时使用的都是冲压方式开车，但面对外形日益复杂的飞行器，在小口径风洞进行亚跨吹风试验时也面临着很大的挑战，例如大升力面大阻塞比的飞机模型，试验时很有可能出现流场难以建立或者载荷超出天平量程的情况，严重时可导致吹风失败，试验无法完成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的开车方式，解决亚跨吹风试验过程中前室压力大载荷过大以及复杂模型流场难以建立的问题。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法，包括如下步骤：

(1)开启气源总阀(15)，把增量引射器(10)完全打开；

(2)关闭主调压阀(12)；

(3)把引射器调压阀(11)打开到相应的预给位置；

(4)打开启动阀(14)，开始吹风试验；

(5)流场稳定之后，进行数据采集；

(6)吹风试验完成，先关闭启动阀(14)，再关闭引射器调压阀(11)。

优选的，预给位置的确定方法如下：

(1)对积累的历史吹风数据进行曲面拟合，获得气源压力Y，马赫数X和引射器调压阀开度z的关系式，其中m为X的阶次，n为Y的阶次；

(2)根据当前气源压力和本次试验的马赫数，代入关系式，获得引射器调压阀的开度作为预给位置。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明提供的一种用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的新方法，改变了传统亚跨超风洞不单独使用引射器调压阀进行引射开车的习惯，通过控制引射器调压阀进行引射开车可以降低前室总压，有效减小载荷，避免模型碰支杆和载荷超出天平量程情况的发生，使得某些特殊模型亚跨吹风试验由不可能变成可能，大大拓展了风洞的试验能力；

(2)本发明通过预先设置引射器调压阀(11)的预给位置，减少建立流场所需时间，迅速建立所需流场，降低了气源的使用量，实现了通过控制引射器调压阀(11)实现亚跨流场引射开车；

(3)本发明通过循环利用废气，进一步降低气源的使用量，实现了将引射开车方式应用于亚跨吹风试验。

附图说明

图1为为AT-1风洞的结构图；

图2为本发明开车方法的流程图。

具体实施方式

本发明基于暂冲式亚跨超风洞的结构特点，在亚跨吹风试验时，尤其是0.8～1.2这些高马赫数吹风，碰到比如大升力面的飞机模型，为了降低载荷保证实验顺利完成，受超音速冲压引射开车方式的启发，创造了亚跨流场引射开车的方法。

鉴于AT-1风洞的特点，在传统的亚跨风洞试验冲压开车方式下，主调压阀(12)打开速度较慢，而启动阀(14)可以快速打开。进行吹风试验时，一般先开启气源总阀(15)，根据经验值将主调压阀(12)开到合适的预给位置，然后打开启动阀(14)，即可迅速建立流场。传统的冲压开车方式，未开启引射器调压阀(11)，对前室进行减压。对于复杂外形的模型，纯粹的靠增加前室(3)的压力来建立亚跨流场，有可能会出现载荷过大超出天平量程，发生损坏天平和模型的危险。

本发明用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法，参见图2，包括如下步骤：

(1)开启气源总阀(15)，把增量引射器(10)完全打开，保证吹风时废气可以通过主管路进入前室，达到循环利用废气，降低能耗的目的。增量引射器(10)打开后亚声速扩散段(8)和主管道(1)相通，亚声速扩散段(8)中的废气可以进入主管道(1)，经主管道(1)进入前室(3)和试验段(5)。

(2)为了实现引射开车，需要保证控制系统控制流场只自动调节前室(3)总压，进而调节试验段(5)流场的马赫数，因此要保证主调压阀(12)处于关闭状态，关闭主调压阀(12)，使主管路(1)的气流不受主调压阀(12)的影响。

(3)根据当前的气源压力和本次试验的马赫数把引射器调压阀(11)打开到相应的预给位置，预给位置可以通过数据拟合得到，X代表马赫数，Y代表气源压力，气源压力的范围为0～2Mpa，Z代表引射器调压阀的开度，p_i ^j为对应项的系数，m为X的阶次，n为Y的阶次，i为0到m之间的整数，j为0到n之间的整数，通过对前期历史吹风数据进行曲面拟合获得预给位置后，在实际的吹风过程中由程序会自动调节引射器调压阀(11)的开度，通过设定预给位置能够快速建立流场，节省能耗。

(4)打开启动阀(14)，气源中的气体经引射器调压阀(11)，再经吸入式引射器(7)进入亚声速扩散段(8)，一部分气体经增量引射器(10)进入主管道(2)，再进入前室(3)和试验段(5)，形成稳定流场，另一部分作为废气排出；进入增量引射器(10)的气体可以被循环利用。吹风试验开始之后，流场控制程序会根据当前的实测马赫数进行闭环自动调节，通过调节引射器调压阀(11)的开度来得到稳定的流场。

(5)流场稳定之后，采集控制程序开始控制走本次试验所需的攻角序列，并进行数据采集。

(6)攻角序列走完，然后攻角回零，吹风试验完成，关闭启动阀(14)，关闭引射器调压阀(11)。

本发明的开车方法成功应用于亚跨超风洞的亚跨吹风试验，流场品质完全可以媲美冲压开车方式，且前室压力明显低于冲压开车方式，避免了载荷超出天平量程的情况，克服了复杂模型冲压开车亚跨流场无法建立的难题。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)开启气源总阀(15)，把增量引射器(10)完全打开；

(2)关闭主调压阀(12)；

(3)把引射器调压阀(11)打开到相应的预给位置；

(4)打开启动阀(14)，开始吹风试验；

(5)流场稳定之后，进行数据采集；

(6)吹风试验完成，先关闭启动阀(14)，再关闭引射器调压阀(11)。

2.如权利要求1所述的用于暂冲式亚跨超风洞亚跨流场引射开车的方法，其特征在于，预给位置的确定方法如下：

(1)对积累的历史吹风数据进行曲面拟合，获得气源压力Y，马赫数X和引射器调压阀开度z的关系式，其中m为X的阶次，n为Y的阶次；

(2)根据当前气源压力和本次试验的马赫数，代入所述关系式，获得引射器调压阀的开度作为预给位置。