CN204495535U - 1.2米量级风洞用动力模拟引射器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种1.2米量级风洞用动力模拟引射器，能够在风洞试验时同时模拟飞行器发动机的进气流动与排气流动，测得进排气流动与飞行器的外部绕流的耦合干扰效应。其包括进气道、中段和尾段，所述中段外周配置有环形驻室，所述环形驻室与试验用压力管道相连通，所述尾段带有尾喷口，所述中段的内部安装有一级喷管和二级喷管，所述一级喷管位于所述中段的上游位置，具有多个喷管，该多个喷管配置在所述中段的内壁上，并分别与所述环形驻室连通，所述二级喷管与所述一级喷管相比，位于下游位置，也具有多个喷管，所述二级喷管的多个喷管以与所述一级喷管的多个喷管错位的方式配置在所述中段内壁上，并分别与所述环形驻室连通。

Description

1.2米量级风洞用动力模拟引射器

技术领域

本实用新型涉及的是一种新型的1.2米量级风洞用动力模拟引射器，属于进气道试验技术领域、试验空气动力学领域。

背景技术

在实际飞行过程中，飞行器具有不同的姿态，其进气道进气流的流动方式因飞行姿态而改变，与飞行器外部流动互相影响，会改变飞行器的气动性能，也会影响发动机的工作状态。而发动机的排气流为高温高速喷流，对飞行器的纵横向气动特性、舵面效率、铰链力矩及操纵性和稳定性都有影响。同时如果进气道入口与排气口相距较近还会存在发动机进排气之间的相互影响。因此飞行器设计过程中必须进行有发动机进排气模拟的风洞试验。

目前在1.2米量级的风洞中由于受模型尺寸的限制普遍采用动力模拟引射器进行发动机进排气模拟。动力模拟引射器安装在模型腹腔中，在试验过程中利用引射喷管喷出的高速气体对进入进气道的气体形成引射作用，通过控制喷管的数量以及从喷管喷出气体的速度，能够调节进入进气道的气体流量，从而实现对真实飞行过程中进气道的实际工作状态的模拟。

通过进排气试验可确定发动机进排气对飞行器外部扰流的干扰，从而充分利用进排气的有利干扰，合理布局飞行器有关部件，以减小飞行器阻力，提高飞行器的操纵和稳定性品质。

在国内较大尺寸风洞中已经实现进排气动力模拟，但是在1.2米量级风洞内，由于模型缩比大，模型内腔较小，要求动力模拟引射器的尺寸较小。动力模拟引射器尺寸减小后，会影响引射效率，达不到试验要求的气体流量。

发明内容

本实用新型旨在设计一种适用于1.2米量级风洞的动力模拟引射器，采用两级喷管引射，引射喷管采用尾部开缝的增强混合型喷管形式设计，增加了动力模拟引射器的引射效率，克服由于动力模拟引射器尺寸小，造成的引射效率低，进气流量不能满足试验要求等问题，实现了该项技术在1.2米量级风洞中的更好的应用。

本实用新型的1.2米量级风洞用动力模拟引射器包括：进气道、中段和尾段，所述中段外周配置有环形驻室，所述环形驻室与试验用压力管道相连通，所述尾段带有尾喷口，所述1.2米量级风洞用动力模拟引射器安装在试验模型上时，所述进气道的进气口和所述尾喷口分别成为所述试验模型的进气口和尾喷口，所述中段的内部安装有一级喷管和二级喷管，所述一级喷管位于所述中段的上游位置，具有多个喷管，该多个喷管配置在所述中段的内壁上，并分别与所述环形驻室连通，所述二级喷管与所述一级喷管相比，位于下游位置，也具有多个喷管，所述二级喷管的多个喷管以与所述一级喷管的多个喷管错位的方式配置在所述中段内壁上，并分别与所述环形驻室连通。

优选所述一级喷管具有6个相同的喷管，从所述中段一个截面的纵向对称面开始，间隔60°沿圆周排成一列地配置在所述中段的内壁上。配置完成后，所述6个喷管出口能够连成一个圆圈。

优选所述二级喷管具有12个喷管，分成两列配置，第一列为6个与所述一级喷管相同的喷管，与所述一级喷管的6个喷管交叉地配置在所述中段内壁的一个圆周上，第二列的6个喷管以同样的交叉方式配置在所述第一列喷管的下游位置，所述第二列喷管出口围成的圆圈的直径比所述第一列喷管出口所围成圆圈的直径小。

优选每个所述喷管出口端管壁上具有多条纵向开缝。

优选所述喷管出口端管壁上纵向均匀开设有6条开缝，所述开缝长度为5mm，每条所述开缝宽度为管壁周长的十二分之一。

优选所述喷管内部喉道都采用收敛-扩张型面设计。

优选所述一级喷管出口的马赫数为2，所述二级喷管出口的马赫数为2.25。

优选所述尾段安装有测压耙，能够测量所述尾喷口前的总压和静压。

本实用新型通过采用两级引射喷管布局，合理优化喷管的布局形式以及采用在喷管出口开缝的增强混合型喷管等方法，克服由于动力模拟引射器尺寸小，造成的引射效率低，进气流量不能满足试验要求等问题，在1.2米量级风洞实现发动机进排气动力模拟技术。

本实用新型与现有技术相比的优点如下：

1.本实用新型尺寸较小，可应用于1.2米量级风洞，且能满足风洞缩比模型的尺寸要求。

2.本实用新型采用两级喷管引射，第一级喷管只有一列喷管，以纵向对称面为起点，间隔60°排列，喷管出口马赫数为2；第二级喷管为两列喷管并排安装，与第一级喷管交叉排列，出口马赫数Ma为2.25。通过两级引射以及合理优化喷管布局形式，提高了引射效率。

3.引射喷管出口采用开缝的增强混合型喷嘴形式设计，每个喷管出口开六条缝，增加引射气体与进气道内被引射气体的混合程度，进一步提高了引射器的引射效果。

附图说明

图1为1.2米量级风洞用动力模拟引射器模型结构示意图。

图2为图1的截面图。

图3为动力模拟引射器在模型内部安装示意图。

图4为动力模拟引射器中两级喷管排列示意图。

图5为动力模拟引射器中喷管的纵向截面和横截面的示意图。

图6为动力模拟引射器工作原理图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型的具体实施方案进行进一步的详细描述。

如图1、图2所示，本实用新型的1.2米量级风洞用动力模拟引射器包括进气道部分、中段部分和尾段部分，其中进气道部分的进气道2带有进气道入口1，中段部分在中段5的外周配置有环形驻室3，环形驻室3呈环形，包裹在中段5外部，环形驻室3上部与高压管道连接。在中段5内安装有第一级喷管11和第二级喷管4，气体进入环形驻室3后可保证其稳定进入与环形驻室3相连通的各级喷管4和11内。尾段部分在尾段6内安装有测压耙7，尾段6的末端为尾喷口8。

如果将动力模拟引射器安装在模型内腔中，见图3，进气道入口1和尾喷口8的位置与风洞中缩比模型的进气道入口和尾喷口的位置一致，从而成为模型的进气道和尾喷口。模型由通气支架18支撑在风洞内，环形驻室3包裹在动力模拟引射器中段5外部，环形驻室3上部具有呈矩形的接口，从模型16表面伸出，与通气支架18内的压力管道19相连。

在中段5安装有喷管，所有喷管都通过喷管入口9与环形驻室3相连通，高压气体经驻室3从喷管喷出。喷管分为两级，第一级喷管配置在中段5的上游位置，其为一列，共有6个相同的喷管，从中段5的一个截面的纵向对称面开始，间隔60°沿圆周排成一列地配置在中段5的内壁上，配置完成后，6个喷管出口能够连成一个圆圈，本实施例中通过型面设计使第一级喷管出口的马赫数Ma2为2；第二级喷管为两列喷管并排安装，每列6个共12个第一列的6个喷管与第一级喷管是相同喷管，配置于第一级喷管的下游位置，与第一级喷管错开位置交叉排列，第二列的6个喷管以同样的交叉方式配置在第一列喷管的下游位置，第二列喷管出口围成的圆圈的直径比第一列喷管出口所围成圆圈的直径小。第二级喷管出口马赫数Ma3为2.25。通过两级引射以及合理优化喷管布局形式，提高了引射效率。使混合气流的马赫数Ma4达到所需的试验数值。见图2、图4和图6。根据需要第一级喷管和第二级喷管的种类、数量和布局均可以改变。

引射喷管采用出口开设六条开缝的增强混合型喷嘴形式，增加了喷口出口混合面积，增强引射气流与被引射气流的混合程度，提高动力模拟引射器的引射能力，以满足试验所需的进气流量要求。本实施例中，在每个喷管出口端的管壁上纵向均匀开设有6条开缝12，其开缝12长度为5mm，每条开缝12宽度为管壁周长的十二分之一，开缝的数量和布局根据需要可变。见图5。一级引射喷管的喉部截面直径是3.84mm，二级引射喷管的喉部截面直径是3.44mm，其它部位尺寸相同。引射喷管的数据和开缝数量、布局均可根据需要而改变。

在引射器尾段6安装测压耙7，具有多个静压测量14和多个总压测量点15，根据测得总压和静压计算尾喷口8的排气流量。

具体工作流程如下：

首先将动力模拟引射器安装在试验模型内腔中，见图3，模型由通气支架18支撑在风洞内，模型的气动力通过测力天平17进行测量，以便随时了解试验时进排气对气动力的干扰情况。风洞启动后，气流从进气道2的进气道入口1进入引射器中段5，待流场稳定，打开高压气体通气阀门，高压气体通过压力管道19进入引射器的环形驻室3内，经与环形驻室3相连通的喷管入口9分别进入一级喷管11和二级喷管4中，两级喷管内部喉道10都采用收敛-扩张型面设计，在开设有开缝12的两级喷管出口13处分别形成试验所需的超声速气流，对从进气道2的进气道入口1进入的气流形成引射加速，两股气体在中段5充分混合加速后，进入尾段6，经测压耙7测量气体的总压、静压后，从尾喷口8喷出。工作原理图见图6，箭头表示气体流向，Ma表示风洞气流的马赫数，Ma1代表通过压力管道19送来的气流的马赫数，Ma5代表尾喷口喷出的气体的马赫数。

引射喷管是本实用新型的关键，需要确保喷管内部型面为收敛-扩张型，且喉道与喷管出口面积比满足出口马赫数的要求，通过调节环形驻室3内气体的总压，能够保证气体从环形驻室3进入喷管后，在喷管出口形成试验所需的出口马赫数。

在动力模拟引射器尾段6安装有测压耙7，待流场稳定后，引射器内气体经过尾段6后，可测出尾喷口前的气体的静压和总压，根据静压和总压可计算得到尾喷口8流量。

本实用新型通过采用了增强混合型喷管形式，气流同时从开缝及喷管出口喷出，达到增加引射气体与进气道内气体混合效果，提高了引射器的引射效率。通过两级喷管的引射作用，能够增加引射器的引射效率，增大进入进气道内的气体流量，满足试验要求，实现风洞试验时进气流动和排气流动的同时模拟。

综上所述利用本实用新型能够实现同时模拟发动机进排气对模型气动影响量的研究。

以上对本实用新型的优选实施方式进行了说明，但本实用新型并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说，在权利要求书所记载的范畴内，显而易见地能够想到各种变更例或者修正例，当然也属于本实用新型的技术范畴。

本实用新型未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (8)

1.一种2米量级风洞用动力模拟引射器，包括：进气道、中段和尾段，所述中段外周配置有环形驻室，所述环形驻室与试验用压力管道相连通，所述尾段带有尾喷口，所述1.2米量级风洞用动力模拟引射器安装在试验模型上时，所述进气道的进气口和所述尾喷口分别成为所述试验模型的进气口和尾喷口，其特征在于：所述中段的内部安装有一级喷管和二级喷管，所述一级喷管位于所述中段的上游位置，具有多个喷管，该多个喷管配置在所述中段的内壁上，并分别与所述环形驻室连通，所述二级喷管与所述一级喷管相比，位于下游位置，也具有多个喷管，所述二级喷管的多个喷管以与所述一级喷管的多个喷管错位的方式配置在所述中段内壁上，并分别与所述环形驻室连通。

2.根据权利要求1所述的1.2米量级风洞用动力模拟引射器，其特征在于：所述一级喷管具有6个相同的喷管，从所述中段一个截面的纵向对称面开始，间隔60°沿圆周排成一列地配置在所述中段的内壁上，配置完成后，所述6个喷管出口能够连成一个圆圈。

3.根据权利要求2所述的1.2米量级风洞用动力模拟引射器，其特征在于：所述二级喷管具有12个喷管，分成两列配置，第一列为6个与所述一级喷管相同的喷管，并与所述一级喷管的6个喷管交叉地配置在所述中段内壁的一个圆周上，第二列的6个喷管以同样的交叉方式配置在所述第一列喷管的下游位置，所述第二列喷管出口围成的圆圈的直径比所述第一列喷管出口所围成圆圈的直径小。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的1.2米量级风洞用动力模拟引射器的喷管，其特征在于：每个所述喷管出口端管壁上具有多条纵向开缝。

5.根据权利要求4所述的1.2米量级风洞用动力模拟引射器的喷管，其 特征在于：所述喷管出口端管壁上纵向均匀开设有6条开缝，所述开缝长度为5mm，每条所述开缝宽度为所述管壁周长的十二分之一。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的1.2米量级风洞用动力模拟引射器，其特征在于：所述喷管内部喉道都采用收敛-扩张型面设计。

7.根据权利要求6所述的1.2米量级风洞用动力模拟引射器，其特征在于：所述一级喷管出口的马赫数为2，所述二级喷管出口的马赫数为2.25。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的1.2米量级风洞用动力模拟引射器，其特征在于：所述尾段安装有测压耙，能够测量所述尾喷口前的总压和静压。