CN112945507A - 一种高超声速风洞轴对称喷管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高超声速风洞轴对称喷管。该高超声速风洞轴对称喷管包括顺序固定连接的轴对称的喷管段Ⅰ、喷管段Ⅱ和喷管段Ⅲ，喷管段Ⅰ的喉道马赫数为马赫数4.5。该高超声速风洞轴对称喷管是马赫数4.5的轴对称喷管三维喷管，具备在高超声速风洞进行试验的能力，解决了跨超声速风洞马赫数4.5试验时伴有的空气液化现象，更加能够模拟空气的真实状态，试验数据可信度高。该高超声速风洞轴对称喷管采用了三段加工、组合成型的方式，避免了由于工件尺寸较大带来的加工误差增大，以及风洞试验过程中的结构变形问题，提高了马赫数4.5流场品质，实用性更好。该高超声速风洞轴对称喷管具有加工精度高、试验能力强的优点，为飞行器研制提供了技术支持。

Description

一种高超声速风洞轴对称喷管
技术领域
本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种高超声速风洞轴对称喷管。
背景技术
常规定义的跨超声速是指马赫数0.8～4，高超声速是指马赫数5～10，但是在飞行器的研制过程中，往往需要进行马赫数4.5的风洞试验，因此，有必要拓展跨超声速风洞或高超声速风洞的马赫数范围。
目前，一般采用拓展跨超声速风洞马赫数范围的方式，为跨超声速风洞设计加工马赫数4.5的固块式喷管、柔壁式喷管，此固块式喷管、柔壁式喷管均为二维喷管，但是在跨超声速风洞马赫数4.5试验时伴有空气液化现象，造成试验数据可信度低。
当前，有必要拓展高超声速风洞马赫数范围，发展一种高超声速风洞轴对称喷管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高超声速风洞轴对称喷管。
本发明的高超声速风洞轴对称喷管，其特点是：所述的高超声速风洞轴对称喷管包括顺序固定连接的轴对称的喷管段Ⅰ、喷管段Ⅱ和喷管段Ⅲ，喷管段Ⅰ的喉道马赫数为马赫数4.5。
进一步地，所述的高超声速风洞轴对称喷管与高超声速风洞试验段的入口段固定连接，接口处设置有石棉垫。
进一步地，所述的高超声速风洞轴对称喷管放置在喷管小车上，跟随喷管小车移动至试验位置或预备位置。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ、喷管段Ⅱ和喷管段Ⅲ之间通过法兰盘和沿法兰盘均布的螺栓和螺母固定连接。
进一步地，所述的螺栓和螺母之间还设置有弹垫圈和平垫圈。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ、喷管段Ⅱ和喷管段Ⅲ上均安装有用于吊装的吊耳。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ和喷管段Ⅱ、喷管段Ⅱ和喷管段Ⅲ之间接触端面为S型端面，在S型端面上分别设置有密封圈Ⅱ和密封圈Ⅲ。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ的前端面设置有密封圈Ⅰ。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ、喷管段Ⅱ和喷管段Ⅲ之间的顺气流台阶的阶差小于等于0.02mm，无逆气流台阶。
本发明的高超声速风洞轴对称喷管是马赫数4.5的轴对称喷管三维喷管，具备在高超声速风洞进行试验的能力，由于高超声速风洞具备对气流加热的能力，解决了跨超声速风洞马赫数4.5试验时伴有的空气液化现象，更加能够模拟空气的真实状态，试验数据可信度高。
本发明的高超声速风洞轴对称喷管采用了三段加工、组合成型的方式，避免了由于工件尺寸较大带来的加工误差增大，以及风洞试验过程中的结构变形问题，提高了马赫数4.5流场品质，实用性更好。
本发明的高超声速风洞轴对称喷管具有加工精度高、试验能力强的优点，为飞行器研制提供了技术支持。
附图说明
图1为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的结构示意图(主视图)；
图2为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的结构示意图(俯视图)；
图3为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的A局部放大图；
图4为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的B局部放大图；
图5为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的喷管段Ⅰ的结构示意图；
图6为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的喷管段Ⅱ的结构示意图；
图7为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的喷管段Ⅲ的结构示意图。
图8为本发明的高超声速风洞轴对称喷管的流校结果图。
图中，1.喷管段Ⅰ 2.喷管小车 3.石棉垫 4.螺栓Ⅰ 5.螺母Ⅰ 6.弹垫圈Ⅰ 7.平垫圈Ⅰ 8.螺栓Ⅱ 9.螺母Ⅱ 10.弹垫圈Ⅱ 11.平垫圈Ⅱ 12.密封圈Ⅰ 13.吊耳 14.喷管段Ⅱ15.密封圈Ⅱ 16.密封圈Ⅲ 17.喷管段Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1、图2所示，本发明的高超声速风洞轴对称喷管包括顺序固定连接的轴对称的喷管段Ⅰ1、喷管段Ⅱ14和喷管段Ⅲ17，喷管段Ⅰ1的喉道马赫数为马赫数4.5。
进一步地，所述的高超声速风洞轴对称喷管与高超声速风洞试验段的入口段固定连接，接口处设置有石棉垫3。
进一步地，所述的高超声速风洞轴对称喷管放置在喷管小车2上，跟随喷管小车2移动至试验位置或预备位置。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ1、喷管段Ⅱ14和喷管段Ⅲ17之间通过法兰盘和沿法兰盘均布的螺栓和螺母固定连接。
进一步地，所述的螺栓和螺母之间还设置有弹垫圈和平垫圈。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ1、喷管段Ⅱ14和喷管段Ⅲ17上均安装有用于吊装的吊耳13。
进一步地，如图3、图4所示，所述的喷管段Ⅰ1和喷管段Ⅱ14、喷管段Ⅱ14和喷管段Ⅲ17之间接触端面为S型端面，在S型端面上分别设置有密封圈Ⅱ15和密封圈Ⅲ16。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ1的前端面设置有密封圈Ⅰ12。
进一步地，所述的喷管段Ⅰ1、喷管段Ⅱ14和喷管段Ⅲ17之间的顺气流台阶的阶差小于等于0.02mm，无逆气流台阶。
实施例1
本实施例应用于
Figure BDA0002930582110000041
米暂冲式高超声速风洞，该马赫数4.5的喷管总长3470mm，入口直径200mm，出口直径500mm。如图5所示，喷管段Ⅰ1的长度约为1005mm；如图6所示，喷管段Ⅱ14的长度约为1236mm；如图7所示，喷管段Ⅲ17的长度约为1305mm。喷管段Ⅰ1和喷管段Ⅱ14之间通过法兰盘和沿法兰盘均布的螺栓Ⅱ8和螺母Ⅱ9固定连接，螺栓Ⅱ8和螺母Ⅱ9之间还设置有弹垫圈Ⅱ10和平垫圈Ⅱ11。喷管段Ⅱ14和喷管段Ⅲ17之间通过法兰盘和沿法兰盘均布的螺栓Ⅰ4和螺母Ⅰ5固定连接，螺栓Ⅰ4和螺母Ⅰ5之间还设置有弹垫圈Ⅰ6和平垫圈Ⅰ7。
该马赫数4.5喷管的流校结果见图8，在总压P0＝0.6MPa、总温T0＝336K的开车条件下，排架在X＝-0.15m～0.40m范围内移动时，单独截面的数据处理结果为：均匀区直径D＝0.40m～0.28m，平均马赫数Mj_AVE＝4.443～4.461，马赫数均方差σMj＝0.005～0.014，马赫数最大相对偏差εMj_MAX＝0.32％～0.92％，满足国军标GJB4399中规定的马赫数最大相对偏差≤1.0％指标要求。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的高超声速风洞轴对称喷管包括顺序固定连接的轴对称的喷管段Ⅰ(1)、喷管段Ⅱ(14)和喷管段Ⅲ(17)，喷管段Ⅰ(1)的喉道马赫数为马赫数4.5。
2.根据权利要求1所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的高超声速风洞轴对称喷管与高超声速风洞试验段的入口段固定连接，接口处设置有石棉垫(3)。
3.根据权利要求1所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的高超声速风洞轴对称喷管放置在喷管小车(2)上，跟随喷管小车(2)移动至试验位置或预备位置。
4.根据权利要求1所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的喷管段Ⅰ(1)、喷管段Ⅱ(14)和喷管段Ⅲ(17)之间通过法兰盘和沿法兰盘均布的螺栓和螺母固定连接。
5.根据权利要求4所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的螺栓和螺母之间还设置有弹垫圈和平垫圈。
6.根据权利要求1所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的喷管段Ⅰ(1)、喷管段Ⅱ(14)和喷管段Ⅲ(17)上均安装有用于吊装的吊耳(13)。
7.根据权利要求1所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的喷管段Ⅰ(1)和喷管段Ⅱ(14)、喷管段Ⅱ(14)和喷管段Ⅲ(17)之间接触端面为S型端面，在S型端面上分别设置有密封圈Ⅱ(15)和密封圈Ⅲ(16)。
8.根据权利要求1所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的喷管段Ⅰ(1)的前端面设置有密封圈Ⅰ(12)。
9.根据权利要求1所述的高超声速风洞轴对称喷管，其特征在于：所述的喷管段Ⅰ(1)、喷管段Ⅱ(14)和喷管段Ⅲ(17)之间的顺气流台阶的阶差小于等于0.02mm，无逆气流台阶。
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