CN107782495B - 一种静压探针校准用超音速试验器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种静压探针校准用超音速试验器，属于超音速静压探针校准领域。本发明包括超音速喷管、试验段、排气段和标准静压探针；试验段进气口口部与超音速喷管出气口相适配，试验段出气口与排气段进气口相适配；超音速喷管与试验段固定密封连接，试验段与排气段固定密封连接，标准静压探针和被校静压探针分别插入试验段上下两侧的对称孔，探针与试验段在插入孔处固定密封。本发明还公开超音速喷管优选实现方法。本发明提供一种在超音速气流环境下对静压探针开展校准工作的试验器，用于获得静压探针的静压系数，测试探针对气流偏转角度的不敏感性，用来提高实际使用中测试数据的可信度和测量准确性。

Description

一种静压探针校准用超音速试验器

技术领域

本发明属于超音速静压探针校准领域，涉及一种用于校准静压探针的校准装置，尤其涉及一种静压探针校准用超音速试验器。

背景技术

测量静压所采用的静压探针，在设计、加工、装配过程中都会产生误差，从而使得所测静压结果偏离真实值。为了保证静压测量结果的准确可靠，需要在使用之前，模拟实际工况对静压探针进行校准。在国防科技工业领域，气流静压的准确测量关系到型号研制中重要基础数据的获取。因此，需要对超音速条件下静压探针开展校准工作，解决静压的测量修正问题，提高其测量准确度，从而获取真实的超音速流场信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种在超音速气流环境下对静压探针开展校准工作的试验器，用于获得静压探针的静压系数，测试探针对气流偏转角度的不敏感性，用来提高实际使用中测试数据的可信度和测量准确性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种静压探针校准用超音速试验器，包括超音速喷管、试验段、排气段和标准静压探针。所述的试验段进气口口部与超音速喷管出气口相适配，试验段出气口与排气段进气口相适配，在试验段中部上下两侧分别对称开有用于标准静压探针和被校静压探针插入的孔。为便于描述，所述的标准静压探针和被校静压探针统称探针。超音速喷管与试验段固定密封连接，试验段与排气段固定密封连接，标准静压探针和被校静压探针分别插入试验段上下两侧的对称孔，探针与试验段在插入孔处固定密封。

为实现测量探针对气流偏转角度的不敏感性，增加探针装卡装置和桥型支架，还需在试验段的插入孔处增加动密封结构。所述的探针装卡装置用于实现探针装卡及角度变换，为二自由度位移机构。探针装卡装置通过桥型支架保证与试验段的相对位置。所述的试验段包括试验段主体和动密封结构。所述的动密封结构用于实现探针旋转及密封。

所述的动密封结构包括压紧螺母、压套、橡胶密封圈、塑料密封圈、法兰。法兰与试验段主体固定密封，探针插入法兰上的孔，塑料密封圈、橡胶密封圈、压套、压紧螺母依次套在探针上，通过压紧螺母压紧。

为实时监测试验段轴向气流速度，在试验段主体上沿轴向方向等间距布置静压测孔。

在超音速气流中测量静压时，探针的探头前方要产生激波，为了减少误差，优选采用尖锥形式的探头，并且限制顶角不超过10°，以便保证在马赫数工作范围内激波依附于探头顶端，呈斜激波形式。气流经过激波时受压缩使静压升高，随后经过探头肩部时，气流膨胀使静压降低，在气流对静压的影响相互抵消处设置探针的测压孔。

所述的超音速喷管优选如下方法实现：

为获得超音速气流，采用收缩-扩张的超音速喷管，气流经超音速喷管后变为超音速，在试验段的位置得到满足预设气流马赫数和品质要求的流场。

超音速喷管采用特征线法设计，特征线法设计基本原理是：在超声速流场中，顺平面的气流遇到内弯的折角将产生压缩波，遇到外弯的折角将产生膨胀波。按照极限概念，能够把喷管分割成无限多个短的折线段，每两个相邻的线段之间有一个无限小折角。在初始段，因每个折角都是向外弯的，所以折角处产生无限微弱的膨胀波。而在终止段，每个折角都是向内弯的，因此在折角处产生一个无限微弱的压缩波。如果在初始段处是匀直的超声气流，则设计终止段曲线，以使初始段所产生的膨胀波全部被终止段产生的压缩波抵消，则在喷管出口获得均匀的超声速流场。但特征线方法不适用于亚声速情况，设计只能从喉道的声速流开始。利用特征线法设计能够获得理想马赫数的超音速喷管。

典型的超音速喷管分为收缩段、初始段和扩张段三部分。超音速喷管要求到达喉部的音速流必须是均匀的。如果稳定段来流是均匀的，只要有一条光滑连续而又渐变的收缩曲线就能基本满足要求。收缩段采用维托辛斯基曲线公式进行设计，当收缩段入口、喉部尺寸以及收缩段长度给定后，维托辛斯基曲线形状即已确定，通过移轴的方式控制曲线形状。维托辛斯基公式为：

式中，

r—收缩段曲线半径；

r₁—收缩段曲线起始点半径；

r₀—收缩段曲线结束点半径；

l—收缩段曲线长度；

x—离收缩段曲线起始点的距离。

初始段和终止段都属于喷管扩张段，定义扩张段曲线为ABC扩张型线，在B点处有最大的斜率，B称为转折点，转折点B以前的曲线称初始段，以后的曲线为终止段。A点为喷管扩张段曲线的起始点，C点为终止点。

初始段曲线的设计是为了把喉部的音速来流变成转折点处的源流，流动源点位于喷管轴线上，以源点O’为中心，通过BB’圆弧上有相同的马赫数，且气流方向沿半径方向。

采用Foelsch方法进行设计初始段。气流经过初始段后在末端BB’线上形成均匀源流，经验表明，在喉部与转折点之间用解析曲线，使能够在转折点得到近似的源流。Foelsch方法需要先确定转折点B，纵向位置与选择的最大膨胀角β_B有关，同时与喷管出口马赫数有关，在Ma＜5时，Foelsch优先采用：

式中：ν₁—设计马赫数的普朗特-迈耶角，查表得；

y*—喉部半径；

h—喷管出口半径。

转折点B的坐标x_B、y_B根据下式计算得到：

y_E＝r_Esinβ_E

r_B通过源流区控制方程确定，即：

式中：σ——对于轴对称喷管σ＝1，二维喷管σ＝0；

Ma_B——B点处马赫数；

γ——气体比热容比，空气为1.4，燃气为1.33。

Ma_B由对应普朗特-迈耶角ν_B查表得，ν_B可依照下式求得：

为保证在转折点处满足源流条件，采用经验曲线方程如下：

喷管初始段曲线的设计用于保证气流达到转折点B处已形成完全的源流，则终止段曲线BC的设计在于把所述的超声速源流转变成需要的均匀的平行于轴线的流动。

为了要在喷口出口得到具有预设马赫数且平行于风洞轴线的均匀流，BC段壁面必须要消除每一条达到其上的膨胀波，使其不反射。根据极限的概念，把BC、线分割为无限多个无限短的折线段，每个折角产生的都是无限微弱的压缩波。在超声速流场中，一切微弱扰动都是沿马赫线传播的，微弱波也是一条马赫线。在超声速流动中，特征线与马赫线处处重合，故特征线就是马赫线。由B点发出的右行特征线与喷管轴线交于E，显然BC段曲线的影响只能在BE线的下游，在BEB’B区域内流动仍然是源流，当然BE线不是直线。

在源流区，根据面积比关系有：

对于M点的气流，再转折β角后，变为平行于风洞轴，并且达到试验段马赫数的均匀气流。由于β在0≤β≤β_B的范围内变化，给定β就可以得到ν，BE线上相应的马赫数和r也就确定了，因而BE线上的每一点都是确定的。

至此，完成所述的超音速喷管内壁面曲线设计。

有益效果：

1.本发明公开的一种静压探针校准用超音速试验器，能够实现超音速条件下静压探针的校准问题，对静压探针进行测量结果的修正，进而提高静压探针测量的准确性。

2.本发明公开的一种静压探针校准用超音速试验器，增加探针装卡装置和桥型支架，在试验段的插入孔处增加动密封结构，通过对探针进行已知角度的旋转，同时，对比标准静压，掌握被校静压探针对迎风角的不敏感度，在超音速气流环境中测试静压探针对迎风角的不敏感度，为静压探针的实际使用安装提供依据。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是超音速喷管扩张段示意图；

图3是本发明中超音速喷管、试验段、排气段结构示意图；

图4是本发明中试验段的动密封结构示意图；

图5是本发明中标准静压探针头部结构示意图。

其中：1—超音速喷管、2—试验段、2.1—试验段主体、2.1.1-静压测孔、2.1.2-探针安装座、2.2—动密封结构、2.2.1-压紧螺母、2.2.2-压套、2.2.3-橡胶密封圈、2.2.4-塑料密封圈、2.2.5-法兰、3-排气段、4-探针装卡装置、5-桥型支架、6-标准静压探针、7-被校静压探针。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。

实施例1：

本实施例公开的一种静压探针校准用超音速试验器，包括超音速喷管1、试验段2、排气段3和标准静压探针6。所述的试验段2进气口口部与超音速喷管1出气口相适配，试验段2出气口与排气段3进气口相适配，在试验段2中部上下两侧分别对称开有用于标准静压探针6和被校静压探针7插入的孔。为便于描述，所述的标准静压探针6和被校静压探针7统称探针。超音速喷管1与试验段2固定密封连接，试验段2与排气段3固定密封连接，标准静压探针6和被校静压探针7分别插入试验段2上下两侧的对称孔，探针与试验段2在插入孔处固定密封。

试验器的设计需兼顾到气动性能、使用性和工艺性，其气动设计需要考虑如下因素：达到要求的设计马赫数；保证试验段2截面马赫数分布均匀；试验器出口的气流方向与风洞轴线平行以及保证适宜的试验器长度等。为保证与现有风洞正常联接，对试验部件尺寸做出限制：

a)试验器入口直径：150mm；

b)试验器出口直径：75mm；

c)试验器长度：不大于750mm。

试验器中段为试验段2，其为开展校准测试的主要部件。试验段2入口处设有4个径向静压测孔2.1.1，圆周均布；试验段2轴线方向设有11个静压测孔2.1.1，轴向静压测孔2.1.1与径向静压测孔2.1.1中的一个对齐。静压测孔2.1.1要求与内壁面垂直，孔口保持锐角，孔径为1mm。在与静压测孔2.1.1相对应的试验段2外壁面焊接外螺纹接嘴，通过气动快接接头将压力引出。

在试验段2中段与轴向垂直处设置探针安装座2.1.2，孔径为Φ30mm，孔外焊接外径Φ95mm的突面法兰。

本设计中将超音速喷管1、试验段2和排气段3作为一件部件，采用焊接工艺连接，便于安装和加工。排气段3为扩张形管段，与试验段2焊接连接。排气段3扩张角设计为小于15°，确保气流不会与壁面产生分离。排气段3将试验用气流排出到风洞后部管路中。由于本试验段2的气流马赫数不超过2.0，所以可以采用简单扩散的扩张流道结构。

为实现测量探针对气流偏转角度的不敏感性，增加探针装卡装置4和桥型支架5，还需在试验段2的插入孔处增加动密封结构2.2。所述的探针装卡装置4用于实现探针装卡及角度变换，为二自由度位移机构。探针装卡装置4通过桥型支架5保证与试验段2的相对位置。连接所述的试验段2包括试验段主体2.1和动密封结构2.2。所述的动密封结构2.2用于实现探针旋转及密封。

探针装卡装置4是用来实现流场径向移动测量和被校准探针角度偏转功能的部件。探针装卡结构采用螺纹式抱紧结构，内径为4.2mm，略大于标准静压探针6引压管。垂直位移机构采用电机驱动，有效行程为200mm，精度为0.01mm。绕Y轴旋转机构采用电机驱动，有效角度为±30°，精度为0.05°。运动控制器用于控制垂直位移机构和绕Y轴旋转机构，采用现场控制和远传控制两种控制模式。

探针装卡装置4通过桥型支架5安装在静压探针安装座的上方，桥型支架5通过螺钉与试验器前后法兰2.2.5固定，安装时，探针装卡装置4探针装卡结构与静压探针同心。

所述的动密封结构2.2包括压紧螺母2.2.1、压套2.2.2、橡胶密封圈2.2.3、塑料密封圈2.2.4、法兰2.2.5。法兰2.2.5与试验段主体2.1固定密封，探针插入法兰2.2.5上的孔，塑料密封圈2.2.4、橡胶密封圈2.2.3、压套2.2.2、压紧螺母2.2.1依次套在探针上，通过压紧螺母2.2.1压紧。实际使用中，采用聚四氟乙烯密封圈配氟橡胶密封圈的结构，以螺纹压紧的方式连接，实现动密封要求。该结构利用聚四氟乙烯密封圈提供润滑，由于聚四氟乙烯密封圈本身弹性较差，易产生较大的残余变形，因此在结构上采用了附加橡胶垫圈，外橡胶垫圈的作用在于补助聚四氟乙烯密封圈的弹性，以保证它对轴表面弹性压缩和对基体的内表面与聚四氟乙烯密封圈结合处的气密性。在使用时，只能通过增加密封接触面上的压紧力来保证密封，由压紧螺母2.2.1提供密封圈的压紧力，从而保证引压管的动态密封。

为实时监测试验段2轴向气流速度，在试验段主体2.1上沿轴向方向等间距布置静压测孔2.1.1。

所述的超音速喷管1优选如下方法实现：

为获得超音速气流，采用收缩-扩张的超音速喷管1，气流经超音速喷管1后变为超音速，在试验段2的位置得到满足预设气流马赫数和品质要求的流场。

超音速喷管1采用特征线法设计，特征线法设计基本原理是：在超声速流场中，顺平面的气流遇到内弯的折角将产生压缩波，遇到外弯的折角将产生膨胀波。按照极限概念，能够把喷管分割成无限多个短的折线段，每两个相邻的线段之间有一个无限小折角。在初始段，因每个折角都是向外弯的，所以折角处产生无限微弱的膨胀波。而在终止段，每个折角都是向内弯的，因此在折角处产生一个无限微弱的压缩波。如果在初始段处是匀直的超声气流，则设计终止段曲线，以使初始段所产生的膨胀波全部被终止段产生的压缩波抵消，则在喷管出口获得均匀的超声速流场。但特征线方法不适用于亚声速情况，设计只能从喉道的声速流开始。利用特征线法设计能够获得理想马赫数的超音速喷管1。

典型的超音速喷管1分为收缩段、初始段和扩张段三部分。超音速喷管1要求到达喉部的音速流必须是均匀的。如果稳定段来流是均匀的，只要有一条光滑连续而又渐变的收缩曲线就能基本满足要求。收缩段采用维托辛斯基曲线公式进行设计，当收缩段入口、喉部尺寸以及收缩段长度给定后，维托辛斯基曲线形状即已确定，通过移轴的方式控制曲线形状。维托辛斯基公式为：

式中，

r—收缩段曲线半径；

r₁—收缩段曲线起始点半径；

r₀—收缩段曲线结束点半径；

l—收缩段曲线长度；

x—离收缩段曲线起始点的距离。

初始段和终止段都属于喷管扩张段，定义扩张段曲线为ABC扩张型线，在B点处有最大的斜率，B称为转折点，转折点B以前的曲线称初始段，以后的曲线为终止段。A点为喷管扩张段曲线的起始点，C点为终止点。

初始段曲线的设计是为了把喉部的音速来流变成转折点处的源流，流动源点位于喷管轴线上，以源点O’为中心，通过BB’圆弧上有相同的马赫数，且气流方向沿半径方向。

采用Foelsch方法进行设计初始段。气流经过初始段后在末端BB’线上形成均匀源流，经验表明，在喉部与转折点之间用解析曲线，使能够在转折点得到近似的源流。Foelsch方法需要先确定转折点B，纵向位置与选择的最大膨胀角β_B有关，同时与喷管出口马赫数有关，在Ma＜5时，Foelsch优先采用：

式中：ν₁—设计马赫数的普朗特-迈耶角，查表得；

y^*—喉部半径；

h—喷管出口半径。

转折点B的坐标x_B、y_B根据下式计算得到：

y_E＝r_Esinβ_E

r_B通过源流区控制方程确定，即：

式中：σ——对于轴对称喷管σ＝1，二维喷管σ＝0；

Ma_B——B点处马赫数；

γ——气体比热容比，空气为1.4，燃气为1.33。

Ma_B可由对应普朗特-迈耶角ν_B查表得，ν_B可依照下式求得：

为保证在转折点处满足源流条件，采用经验曲线方程如下：

喷管初始段曲线的设计用于保证气流达到转折点B处已形成完全的源流，则终止段曲线BC的设计在于把所述的超声速源流转变成需要的均匀的平行于轴线的流动。

为了要在喷口出口得到具有一定马赫数且平行于风洞轴线的均匀流，BC段壁面必须要消除每一条达到其上的膨胀波，使其不反射。根据极限的概念，把BC、线分割为无限多个无限短的折线段，每个折角产生的都是无限微弱的压缩波。在超声速流场中，一切微弱扰动都是沿马赫线传播的，微弱波也是一条马赫线。在超声速流动中，特征线与马赫线处处重合，故特征线就是马赫线。由B点发出的右行特征线与喷管轴线交于E，显然BC段曲线的影响只能在BE线的下游，在BEB’B区域内流动仍然是源流，当然BE线不是直线。

在源流区，根据面积比关系有：

对于M点的气流，再转折β角后，变为平行于风洞轴，并且达到试验段2马赫数的均匀气流。由于β在0≤β≤β_B的范围内变化，给定β就可以得到ν，BE线上相应的马赫数和r也就确定了，因而BE线上的每一点都是确定的。

至此，完成所述的超音速喷管1内壁面曲线设计。

在超音速气流中测量静压时，探针的探头前方要产生激波，为了减少误差，优选采用尖锥形式的探头，并且限制顶角不超过10°，以便保证在马赫数工作范围内激波依附于探头顶端，呈斜激波形式。气流经过激波时受压缩使静压升高，随后进过探头肩部时，气流膨胀使静压降低，在气流对静压的影响相互抵消处设置探针的测压孔。

标准静压探针6根据探针设计要求，采用圆锥式结构，经精密加工组装完成。探针通过法兰2.2.5与试验器连接，法兰2.2.5与试验器采用平垫圈密封。为满足探针能在工作时进行扭转运动，同时还能密封，探针与法兰2.2.5连接处采用动密封结构2.2。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种静压探针校准用超音速试验器，其特征在于：包括超音速喷管(1)、试验段(2)、排气段(3)和标准静压探针(6)；所述的试验段(2)进气口口部与超音速喷管(1)出气口相适配，试验段(2)出气口与排气段(3)进气口相适配，在试验段(2)中部上下两侧分别对称开有用于标准静压探针(6)和被校静压探针(7)插入的孔；为便于描述，所述的标准静压探针(6)和被校静压探针(7)统称探针；超音速喷管(1)与试验段(2)固定密封连接，试验段(2)与排气段(3)固定密封连接，标准静压探针(6)和被校静压探针(7)分别插入试验段(2)上下两侧的对称孔，探针与试验段(2)在插入孔处固定密封；

为实现测量探针对气流偏转角度的不敏感性，增加探针装卡装置(4)和桥型支架(5)，还需在试验段(2)的插入孔处增加动密封结构；所述的探针装卡装置(4)用于实现探针装卡及角度变换，为二自由度位移机构；探针装卡装置(4)通过桥型支架(5)保证与试验段(2)的相对位置；所述的试验段(2)包括试验段主体(2.1)和动密封结构(2.2)；所述的动密封结构(2.2)用于实现探针旋转及密封；

所述的动密封结构(2.2)包括压紧螺母(2.2.1)、压套(2.2.3)、橡胶密封圈(2.2.3)、塑料密封圈(2.2.4)、法兰(2.2.5)；法兰(2.2.5)与试验段主体(2.1)固定密封，探针插入法兰(2.2.5)上的孔，塑料密封圈(2.2.4)、橡胶密封圈(2.2.3)、压套(2.2.3)、压紧螺母(2.2.1)依次套在探针上，通过压紧螺母(2.2.1)压紧。

2.如权利要求1所述的一种静压探针校准用超音速试验器，其特征在于：为实时监测试验段(2)轴向气流速度，在试验段主体(2.1)上沿轴向方向等间距布置静压测孔(2.1.1)。

3.如权利要求2所述的一种静压探针校准用超音速试验器，其特征在于：在超音速气流中测量静压时，探针的探头前方要产生激波，为了减少误差，采用尖锥形式的探头，并且限制顶角不超过10°，以便保证在马赫数工作范围内激波依附于探头顶端，呈斜激波形式；气流经过激波时受压缩使静压升高，随后经过探头肩部时，气流膨胀使静压降低，在气流对静压的影响相互抵消处设置探针的测压孔。

4.如权利要求1、2或3所述的一种静压探针校准用超音速试验器，其特征在于：所述的超音速喷管(1)选如下方法实现：

为获得超音速气流，采用收缩-扩张的超音速喷管(1)，气流经超音速喷管(1)后变为超音速，在试验段(2)的位置得到满足预设气流马赫数和品质要求的流场；

超音速喷管(1)采用特征线法设计，特征线法设计基本原理是：在超声速流场中，顺平面的气流遇到内弯的折角将产生压缩波，遇到外弯的折角将产生膨胀波；按照极限概念，能够把喷管分割成无限多个短的折线段，每两个相邻的线段之间有一个无限小折角；在初始段，因每个折角都是向外弯的，所以折角处产生无限微弱的膨胀波；而在终止段，每个折角都是向内弯的，因此在折角处产生一个无限微弱的压缩波；如果在初始段处是匀直的超声气流，则设计终止段曲线，以使初始段所产生的膨胀波全部被终止段产生的压缩波抵消，则在喷管出口获得均匀的超声速流场；但特征线方法不适用于亚声速情况，设计只能从喉道的声速流开始；利用特征线法设计能够获得理想马赫数的超音速喷管(1)；

典型的超音速喷管(1)分为收缩段、初始段和扩张段三部分；超音速喷管(1)要求到达喉部的音速流必须是均匀的；如果稳定段来流是均匀的，只要有一条光滑连续而又渐变的收缩曲线就能基本满足要求；收缩段采用维托辛斯基曲线公式进行设计，当收缩段入口、喉部尺寸以及收缩段长度给定后，维托辛斯基曲线形状即已确定，通过移轴的方式控制曲线形状；维托辛斯基公式为：

式中，

r—收缩段曲线半径；

r₁—收缩段曲线起始点半径；

r₀—收缩段曲线结束点半径；

l—收缩段曲线长度；

x—离收缩段曲线起始点的距离；

初始段和终止段都属于喷管扩张段，定义扩张段曲线为ABC扩张型线，在B点处有最大的斜率，B称为转折点，转折点B以前的曲线称初始段，以后的曲线为终止段；A点为喷管扩张段曲线的起始点，C点为终止点；

初始段曲线的设计是为了把喉部的音速来流变成转折点处的源流，流动源点位于喷管轴线上，以源点O’为中心，通过BB’圆弧上有相同的马赫数，且气流方向沿半径方向；

采用Foelsch方法进行设计初始段；气流经过初始段后在末端BB’线上形成均匀源流，经验表明，在喉部与转折点之间用解析曲线，使能够在转折点得到近似的源流；Foelsch方法需要先确定转折点B，纵向位置与选择的最大膨胀角β_B有关，同时与喷管出口马赫数有关，在Ma＜5时，Foelsch采用：

式中：ν₁—设计马赫数的普朗特-迈耶角，查表得；

y*—喉部半径；

h—喷管出口半径；

转折点B的坐标x_B、y_B根据下式计算得到：

y_B＝r_Bsinβ_B

r_B通过源流区控制方程确定，即：

式中：σ——对于轴对称喷管σ＝1，二维喷管σ＝0；

Ma_B——B点处马赫数；

γ——气体比热容比，空气为1.4，燃气为1.33；

Ma_B由对应普朗特-迈耶角ν_B查表得，ν_B依照下式求得：

为保证在转折点处满足源流条件，采用经验曲线方程如下：

喷管初始段曲线的设计用于保证气流达到转折点B处已形成完全的源流，则终止段曲线BC的设计在于把所述的超声速源流转变成需要的均匀的平行于轴线的流动；

为了要在喷口出口得到具有预设马赫数且平行于风洞轴线的均匀流，BC段壁面必须要消除每一条达到其上的膨胀波，使其不反射；根据极限的概念，把BC、线分割为无限多个无限短的折线段，每个折角产生的都是无限微弱的压缩波；在超声速流场中，一切微弱扰动都是沿马赫线传播的，微弱波也是一条马赫线；在超声速流动中，特征线与马赫线处处重合，故特征线就是马赫线；由B点发出的右行特征线与喷管轴线交于E，显然BC段曲线的影响只能在BE线的下游，在BEB’B区域内流动仍然是源流，当然BE线不是直线；

在源流区，根据面积比关系有：

对于M点的气流，再转折β角后，变为平行于风洞轴，并且达到试验段(2)马赫数的均匀气流；由于β在0≤β≤β_B的范围内变化，给定β就可以得到ν，BE线上相应的马赫数和r也就确定，因而BE线上的每一点都是确定的；

至此，完成所述的超音速喷管(1)内壁面曲线设计。