CN108760221A - 风洞试验导流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风洞试验导流装置，该装置包括基座、导流组件、角度调整件和校测组件，待考核试验件设置在导流组件上，导流组件用于将风洞出风口处的气流平滑过渡到待考核试验件的表面，角度调整件用于调整待考核试验件的攻角以匹配设定的待考核试验件的热环境状态，校测组件用于测量待考核试验件所处的热环境状态以对待考核试验件的热环境状态进行校准，当校测组件所测量的热环境状态与设定的热环境状态不同时，风洞试验导流装置通过角度调整件调整待考核试验件的攻角以达到设定的待考核试验件的热环境状态。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中无法单独考核某一段舱体的技术问题。

Description

风洞试验导流装置

技术领域

本发明涉及舱段级的风洞试验技术领域，尤其涉及一种风洞试验导流装置。

背景技术

高速、高超速是未来飞行器的发展方向，高速飞行器的气动热问题是无法回避的关键性问题，并且随着飞行马赫数的不断提高，气动力、热问题越来越严重，人们在防隔热领域做了大量的工作来应对高速飞行带来的气动力、热问题。目前热预测问题受到现有技术、理论发展水平的限制，精度距离预期还有一定的差距，尤其是数值预测精度受到很多干扰因素的制约，风洞试验能够提供相对真实的应用环境，是考核热防护材料/结构有效的方法之一，是世界各国争相发展的关键技术。但在实际的应用当中，舱段级的热考核面临很多难题。一方面，无法模拟待考核舱体前段的热环境，另一方面，在实际运行时，受到周期、成本、尺寸等各种因素的制约，难以进行全飞行器级的考核。

发明内容

本发明提供了一种风洞试验导流装置，能够解决现有技术中无法单独考核某一段舱体的技术问题。

本发明提供了一种风洞试验导流装置，风洞试验导流装置包括：基座；导流组件，导流组件设置在基座上且位于风洞出风口处，待考核试验件设置在导流组件上，导流组件用于将风洞出风口处的气流平滑过渡到待考核试验件的表面；角度调整件，角度调整件设置在基座和导流组件之间，角度调整件用于调整待考核试验件的攻角以匹配设定的待考核试验件的热环境状态；校测组件，校测组件设置在导流组件上，校测组件用于测量待考核试验件所处的热环境状态以对待考核试验件的热环境状态进行校准；其中，当校测组件所测量的待考核试验件的热环境状态与设定的待考核试验件的热环境状态不同时，风洞试验导流装置通过角度调整件调整待考核试验件的攻角以达到设定的待考核试验件的热环境状态。

进一步地，校测组件包括校测口盖、测温热电偶、测温引线以及信号采集处理器，校测口盖设置在导流组件的靠近风洞出风口的一端，测温热电偶设置在校测口盖的下部，测温引线分别与测温热电偶和信号采集器连接，测温热电偶用于测量校测口盖处的温升，信号采集处理器根据校测口盖处的温升获取待考核试验件的热环境状态。

进一步地，导流组件具有引气通道，引气通道设置沿导流组件的轴线方向设置，导流组件用于将风洞出口处的一部分气流平滑过渡到待考核试验件的表面，风洞出口处的另一部分气流通过引气通道排出。

进一步地，导流组件包括依次相连接的第一圆柱段、圆台段和第二圆柱段，第一圆柱段靠近风洞出风口处设置，第一圆柱段的直径大于第二圆柱段的直径且与待考核试验件的直径相同，校测口盖和测温热电偶设置在第一圆柱段上，待考核试验件套设在圆台段和第二圆柱段上且与第一圆柱段连接。

进一步地，风洞试验导流装置还包括包带和端面密封件，包带设置在待考核试验件与第一圆柱段的连接位置以对待考核试验件的一端进行密封，端面密封件设置在第二圆柱段和待考核试验件之间以对待考核试验件的另一端进行密封。

进一步地，端面密封件具有开口，测温引线经过导流组件和待考核试验件之间的空间后从端面密封件的开口引出。

进一步地，风洞试验导流装置还包括第一隔热件，第一隔热件包覆在测温引线外侧。

进一步地，风洞试验导流装置还包括第二隔热件，第二隔热件包覆在导流组件的外侧。

进一步地，角度调整件包括间隔设置的第一调整垫块和第二调整垫块，风洞试验导流装置通过改变第一调整垫块和/或第二调整垫块的高度以调整待考核试验件的攻角。

进一步地，风洞试验导流装置还包括转捩带，转捩带设置在导流组件的第一圆柱段上，转捩带用于将风洞出口处的气流由层流流态转变为湍流流态，导流组件将湍流流态下的气流平滑过渡到待考核试验件的表面。

应用本发明的技术方案，提供了一种风洞试验导流装置，该装置通过导流组件对风洞出风口处的气流进行引导以使得气流能够平滑过渡到待考核试验件的表面，通过角度调整件对待考核试验件的攻角进行调整以匹配设定的待考核试验件的热环境状态，通过校测组件对待考核试验件的热环境状态进行校准，当校测组件所测量的待考核试验件的热环境状态与设定的待考核试验件的热环境状态不同时，风洞试验导流装置通过角度调整件调整待考核试验件的攻角以达到设定的待考核试验件的热环境状态。此种方式能够模拟待考核试验件的热环境，结构尺寸小，易于实现，满足了舱段级飞行器的风洞试验需求。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的待考核试验件安装在风洞试验导流装置上的结构示意图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的风洞试验导流装置的结构示意图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的转捩带和校测口盖的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、基座；11、支撑台架；12、连接台面；20、导流组件；20a、引气通道；21、第一圆柱段；22、圆台段；23、第二圆柱段；30、角度调整件；31、第一调整垫块；32、第二调整垫块；40、校测口盖；50、包带；60、端面密封件；70、转捩带；100、待考核试验件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图3所示，根据本发明的具体实施例提供了一种风洞试验导流装置，该风洞试验导流装置包括基座10、导流组件20、角度调整件30和校测组件，导流组件20设置在基座10上且位于风洞出风口处，待考核试验件100设置在导流组件20上，导流组件20用于将风洞出风口处的气流平滑过渡到待考核试验件100的表面，角度调整件30设置在基座10和导流组件20之间，角度调整件30用于调整待考核试验件100的攻角以匹配设定的待考核试验件100的热环境状态，校测组件设置在导流组件20上，校测组件用于测量待考核试验件100所处的热环境状态以对待考核试验件100的热环境状态进行校准；其中，当校测组件所测量的待考核试验件100的热环境状态与设定的待考核试验件100的热环境状态不同时，风洞试验导流装置通过角度调整件30调整待考核试验件100的攻角以达到设定的待考核试验件100的热环境状态。

应用此种配置方式，提供了一种风洞试验导流装置，该装置通过导流组件20对风洞出风口处的气流进行引导以使得气流能够平滑过渡到待考核试验件的表面，通过角度调整件30对待考核试验件的攻角进行调整以匹配设定的待考核试验件的热环境状态，通过校测组件对待考核试验件的热环境状态进行校准，当校测组件所测量的待考核试验件的热环境状态与设定的待考核试验件的热环境状态不同时，风洞试验导流装置通过角度调整件30调整待考核试验件的攻角以达到设定的待考核试验件的热环境状态。此种方式能够模拟待考核试验件的热环境，结构尺寸小，易于实现，满足了舱段级飞行器的风洞试验需求。

进一步地，在本发明中，为了获取待考核试验件的热环境状态，可将校测组件配置为包括校测口盖40、测温热电偶、测温引线以及信号采集处理器，校测口盖40设置在导流组件20的靠近风洞出风口的一端，测温热电偶设置在校测口盖40的下部，测温引线分别与测温热电偶和信号采集器连接，测温热电偶用于测量校测口盖40处的温升，信号采集处理器根据校测口盖40处的温升获取待考核试验件的热环境状态。

应用此种配置方式，通过测温热电偶以用于测量校测口盖40处的温升，然后将该温升换算为表面热流值，该表面热流值即为待考核试验件100的表面的热环境状态，当校测组件所测量的待考核试验件100的热环境状态与设定的待考核试验件100的热环境状态不同时，风洞试验导流装置通过角度调整件30调整待考核试验件100的攻角以达到设定的待考核试验件100的热环境状态。

进一步地，在本发明中，为了防止风洞出风口处的气流阻塞，影响流场的均匀性，可将导流组件20配置为具有引气通道20a，引气通道20a设置沿导流组件20的轴线方向设置，导流组件20用于将风洞出口处的一部分气流平滑过渡到待考核试验件100的表面，风洞出口处的另一部分气流通过引气通道20a排出。

应用此种配置方式，由于导流组件20具有引气通道20a，导流组件20在工作时，风洞出风口处的气流能够通过导流组件20的外表面进行引导以平滑过渡到待考核试验件100表面，其余的气流通过导流组件20中心处的引气通道20a排出，此种方式能够有效避免导致气流阻塞，影响流场的均匀性。

在本发明中，如图1和图2所示，导流组件20包括依次相连接的第一圆柱段21、圆台段22和第二圆柱段23，第一圆柱段21靠近风洞出风口处设置，第一圆柱段21的直径大于第二圆柱段23的直径且与待考核试验件100的直径相同，校测口盖40和测温热电偶设置在第一圆柱段21上，待考核试验件100套设在圆台段22和第二圆柱段23上且与第一圆柱段21连接。

应用此种配置方式，导流组件20包括依次相连接的第一圆柱段21、圆台段22和第二圆柱段23，在进行待考核试验件100与导流装置之间的装配时，通过将待考核试验件100套设在圆台段22和第二圆柱段23的外侧，并将待考核试验件100与第一圆柱段21相连接，由于待考核试验件100的直径与第一圆柱段21的直径相同，风洞出风口的气流经过导流组件20的第一圆柱段21能够平滑过渡至待考核试验件100的外表面。作为本发明的一个具体实施例，待考核试验件100可与第一圆柱段21的法兰盘相连接。

进一步地，在本发明中，为了避免高温气流窜入，可将风洞试验导流装置配置为还包括包带50和端面密封件60，包带50设置在待考核试验件100与第一圆柱段21的连接位置以对待考核试验件100的一端进行密封，端面密封件60设置在第二圆柱段23和待考核试验件100之间以对待考核试验件100的另一端进行密封。

具体地，由于待考核试验件100与第一圆柱段21的法兰盘相连接，因此在待考核试验件100与第一圆柱段21的连接处会存在多个连接螺钉的孔洞，通过在待考核试验件100与第一圆柱段21的连接处覆盖包带50，从而能够避免高温气流窜入。此外，由于待考核试验件100的直径大于导流组件20的第二圆柱段23，因此通过在第二圆柱段23和待考核试验件100之间设置端面密封件60能够实现对待考核试验件100的另一端的密封。

进一步地，在本发明中，端面密封件60具有开口，测温引线经过导流组件20和待考核试验件100之间的空间后从端面密封件60的开口引出。作为本发明的一个具体实施例，为了便于装配，端面密封件60可由两个半圆环组成，两个半圆环拼接后预留出一个开口以供测温引线穿出。

此外，在本发明中，为了对引线进行防护以防止引线在高温环境下损坏，可将风洞试验导流装置配置为还包括第一隔热件，第一隔热件包覆在测温引线外侧。

进一步地，在本发明中，为了避免导流组件20的引气通道受热影响待考核试验件100内部测温，可将风洞试验导流装置配置还包括第二隔热件，第二隔热件包覆在导流组件20的外侧。作为本发明的一个具体实施例，第一隔热件和/或第二隔热件均包括隔热棉毡。

此外，在本发明中，为了方便调整待考核试验件100的攻角，可将角度调整件30配置为包括间隔设置的第一调整垫块31和第二调整垫块32，风洞试验导流装置通过改变第一调整垫块31和/或第二调整垫块32的高度以调整待考核试验件100的攻角，不同攻角匹配不同的来流热状态。

进一步地，在本发明中，根据特定的考核条件，可将风洞试验导流装置配置为还包括转捩带70，转捩带70设置在导流组件20的第一圆柱段21上，转捩带70用于将风洞出口处的气流由层流流态转变为湍流流态，导流组件20将湍流流态下的气流平滑过渡到待考核试验件100的表面。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图3对本发明的风洞试验导流装置进行详细说明。

如图1至图3所示，作为本发明的一个具体实施例，风洞试验导流装置包括基座10、导流组件20、角度调整件30、校测组件、包带50、端面密封件60和转捩带70，基座10包括支撑台架11和连接台面12，支撑台架11固定安装在连接台面12上，角度调整件30包括间隔设置的第一调整垫块31和第二调整垫块32，第一调整垫块31和第二调整垫块32设置在支撑台架11上。导流组件20包括依次相连接的第一圆柱段21、圆台段22和第二圆柱段23，第一圆柱段21靠近风洞出风口处设置，校测组件包括校测口盖40、测温热电偶、测温引线以及信号采集处理器，第一圆柱段21的直径大于第二圆柱段23的直径且与待考核试验件100的直径相同，校测口盖40和测温热电偶设置在第一圆柱段21上，测温热电偶焊接在校测口盖40的下部，测温引线分别与测温热电偶和信号采集器连接，测温热电偶用于测量校测口盖40处的温升，信号采集处理器根据校测口盖40处的温升获取待考核试验件100的热环境状态。转捩带70设置在导流组件20的第一圆柱段21的前端，风洞出风口处的气流经过转捩带70之后能够将层流流态转变为湍流流态，满足特定的考核条件。

试验时，将支撑台架11通过地脚螺钉固定在连接台面12上，依据考核攻角选择相应的第一调整垫块31和第二调整垫块32，然后将导流组件20放置在第一调整垫块31和第二调整垫块32上，待考核试验件100套设在导流组件20的圆台段22和第二圆柱段23的外部并与第一圆柱段21的法兰盘相连接。接着，使用包带50将待考核试验件100与第一圆柱段21的连接位置进行覆盖，以避免高温气流窜入。将隔热棉毡包裹在导流组件20的引气通道20a的外侧，然后用端面密封件60将待考核试验件100的后端面封堵，并将包裹隔热棉毡的测温引线从端面密封件60的开口引出以与信号采集处理器连接。试验状态调测时，通过测温热电偶反馈的校测口盖40处的温升，然后通过信号采集处理器处理以将该温升换算为表面热流值，该表面热流值即为待考核试验件的表面的热环境状态。当校测组件所测量的待考核试验件的热环境状态与设定的待考核试验件的热环境状态不同时，风洞试验导流装置通过角度调整件30调整待考核试验件的攻角以达到设定的待考核试验件的热环境状态。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风洞试验导流装置，其特征在于，所述风洞试验导流装置包括：

基座(10)；

导流组件(20)，所述导流组件(20)设置在所述基座(10)上且位于风洞出风口处，待考核试验件设置在所述导流组件(20)上，所述导流组件(20)用于将风洞出风口处的气流平滑过渡到待考核试验件的表面；

角度调整件(30)，所述角度调整件(30)设置在所述基座(10)和所述导流组件(20)之间，所述角度调整件(30)用于调整待考核试验件的攻角以匹配设定的待考核试验件的热环境状态；

校测组件，所述校测组件设置在导流组件(20)上，所述校测组件用于测量待考核试验件所处的热环境状态以对待考核试验件的热环境状态进行校准；

其中，当所述校测组件所测量的待考核试验件的热环境状态与设定的待考核试验件的热环境状态不同时，所述风洞试验导流装置通过所述角度调整件(30)调整待考核试验件的攻角以达到设定的待考核试验件的热环境状态。

2.根据权利要求1所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述校测组件包括校测口盖(40)、测温热电偶、测温引线以及信号采集处理器，所述校测口盖(40)设置在所述导流组件(20)的靠近风洞出风口的一端，所述测温热电偶设置在所述校测口盖(40)的下部，所述测温引线分别与所述测温热电偶和所述信号采集器连接，所述测温热电偶用于测量所述校测口盖(40)处的温升，所述信号采集处理器根据所述校测口盖(40)处的温升获取待考核试验件的热环境状态。

3.根据权利要求1或2所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述导流组件(20)具有引气通道(20a)，所述引气通道(20a)设置沿所述导流组件(20)的轴线方向设置，所述导流组件(20)用于将风洞出口处的一部分气流平滑过渡到待考核试验件的表面，风洞出口处的另一部分气流通过所述引气通道(20a)排出。

4.根据权利要求3所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述导流组件(20)包括依次相连接的第一圆柱段(21)、圆台段(22)和第二圆柱段(23)，所述第一圆柱段(21)靠近风洞出风口处设置，所述第一圆柱段(21)的直径大于所述第二圆柱段(23)的直径且与待考核试验件的直径相同，所述校测口盖(40)和所述测温热电偶设置在所述第一圆柱段(21)上，待考核试验件套设在所述圆台段(22)和所述第二圆柱段(23)上且与所述第一圆柱段(21)连接。

5.根据权利要求4所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述风洞试验导流装置还包括包带(50)和端面密封件(60)，所述包带(50)设置在待考核试验件与所述第一圆柱段(21)的连接位置以对待考核试验件的一端进行密封，所述端面密封件(60)设置在所述第二圆柱段(23)和待考核试验件之间以对待考核试验件的另一端进行密封。

6.根据权利要求5所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述端面密封件(60)具有开口，所述测温引线经过所述导流组件(20)和待考核试验件之间的空间后从所述端面密封件(60)的开口引出。

7.根据权利要求6所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述风洞试验导流装置还包括第一隔热件，所述第一隔热件包覆在所述测温引线外侧。

8.根据权利要求1所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述风洞试验导流装置还包括第二隔热件，所述第二隔热件包覆在所述导流组件(20)的外侧。

9.根据权利要求1所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述角度调整件(30)包括间隔设置的第一调整垫块(31)和第二调整垫块(32)，所述风洞试验导流装置通过改变所述第一调整垫块(31)和/或所述第二调整垫块(32)的高度以调整待考核试验件的攻角。

10.根据权利要求4所述的风洞试验导流装置，其特征在于，所述风洞试验导流装置还包括转捩带(70)，所述转捩带(70)设置在所述导流组件(20)的第一圆柱段(21)上，所述转捩带(70)用于将风洞出口处的气流由层流流态转变为湍流流态，所述导流组件(20)将湍流流态下的气流平滑过渡到待考核试验件的表面。