專利名稱：一種爆轟驅動激波風洞卸爆裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及吸氣式高速飛行器實驗研究的一項技術，特別涉及用于高超聲速飛行器地面模擬設備的爆轟驅動激波風洞卸爆裝置。
背景技術：
高超聲速飛行器研制過程中，需要大量的地面模擬實驗，以獲取飛行器氣動力和推進性能數據。脈沖型激波風洞是利用非定常激波壓縮產生高溫高壓氣體的一種試驗設備，在高超聲速流動模擬中具有重要的作用。其中爆轟驅動激波風洞是利用可燃氣體爆轟產生非定常激波的方式，具有運行成本低的特點。爆轟驅動激波管是由Bird在1957年首先提出的。中國科學院力學研究所的俞鴻儒先生在1981年建造了一個13. 3m長的爆轟驅動激波管，1983年投入使用。應用該激波管，系統研究了氫氧爆轟驅動方法，提出了反向爆轟驅動的卸爆技術，建成JF-10爆轟驅動高焓激波風洞參見俞鴻儒、趙偉、袁生學的氫氧爆轟驅動激波風洞的性能-氣動試驗與測量控制，1993，7 C3) :38-42。在俞鴻儒先生的幫助下Gronig等人于1993年在德國亞琛工業大學建造了應用反向爆轟驅動的高焓激波風洞(TH2-D)。1994年，NASA修改原來的自由活塞驅動的設計方案，在GASL建成建設了正向爆轟驅動高焓激波風洞(HYPULSE)，該風洞同時可以工作于反射激波風洞模式和膨脹管模式參見Chue RSM, Tsai C-Y, Bakos RJ, Erdos JLRogers RC(2002)NASA's HYPULSEF acility at GASL-A Dual Mode,Dual Driver Reflected-Shock/Expansion Tunnel. In :Lu F, Marren D (eds), Advanced Hypersonic Test Facilities,Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 198, AIAA,Chapter 3，pp29-71。爆轟驅動激波風洞運行中，氣體爆轟產生很強的激波，其在驅動段端壁上反射會嚴重影響風洞試驗時間，通常采用卸爆段來吸收爆轟的能量，以滿足試驗時間的需求，這種方法已經在爆轟驅動激波風洞中得到了廣泛的應用。然而，爆轟激波風洞中使用卸爆段后，會產生一系列快速傳播的稀疏波向激波風洞驅動段傳播，使驅動氣體的壓力迅速地降低，同樣影響風洞試驗時間。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種爆轟驅動激波風洞卸爆裝置，在確保順利完成卸爆功能的情況下，還能夠增加爆轟驅動激波風洞的試驗時間。本發明的一種爆轟驅動激波風洞卸爆裝置包括激波風洞，該激波風洞包括爆轟驅動段和卸爆段，在爆轟驅動段和卸爆段之間安裝有一卸爆節流裝置，用以調節在爆轟驅動段形成的高壓氣流進入卸爆段的流量，在所述卸爆節流裝置靠近卸爆段的一側還設置有膜片。優選地，所述卸爆節流裝置為一具有一定厚度的板，在該板上沿板的厚度方向開設有一定數量的通孔。
優選地，所述卸爆節流裝置為拉瓦爾噴管，所述拉瓦爾噴管具有從管的中部向管的兩端逐漸漸開的通孔。本發明通過在卸爆段與爆轟驅動段之間增設一個卸爆節流裝置，用以調節在爆轟驅動段形成的高壓氣流進入卸爆段的流量，一方面調節了氣流的流動，另一方面使得爆轟驅動段內的氣體壓力不會降得太快，從而增加了爆轟驅動激波風洞的實驗時間。
以下基于下面附圖中的非限制性實施例對本發明作進一步的闡述。圖1是本發明爆轟驅動激波風洞卸爆裝置一個實施方式的結構示意圖。圖2是本發明爆轟驅動激波風洞卸爆裝置另一個實施方式的結構示意圖。
具體實施例方式圖1是本發明爆轟驅動激波風洞卸爆裝置一個實施方式的結構示意圖。如圖1所示，本發明包括激波風洞100，該激波風洞100包括爆轟驅動段4和卸爆段1，在爆轟驅動段4和卸爆段1之間安裝有一卸爆節流裝置，用以調節在爆轟驅動段4形成的高壓氣流進入卸爆段1的流量，在卸爆節流裝置靠近卸爆段1的一側還設置有膜片3。如圖1所示，本發明卸爆節流裝置的一個實施例是采用具有一定厚度的板2，具有一定厚度的目的是不至于被在爆轟驅動段4產生的高壓氣流給沖破，在板2上沿板2的厚度方向開設有一定數量的通孔5。通孔5的數量最好是根據爆轟驅動段和卸爆段的內徑以及通孔的直徑來確定，保證通孔面積的總和大于50%的爆轟驅動段和卸爆段內通道面積， 這樣，當爆轟產生的高壓氣流經過板2時，從板2的通孔5通過，再將膜片3沖破，由于具有通孔5的板2起到了調節卸流量的作用，因此一方面調節了氣流的流動，另一方面使得爆轟驅動段4內的氣體壓力不會降得太快，從而增加了爆轟驅動激波風洞的實驗時間。采用上述卸爆方案后，在不影響激波風洞流動品質的情況下，可以增加風洞有效試驗時間10 15%。圖2是本發明爆轟驅動激波風洞卸爆裝置另一個實施方式的結構示意圖。如圖2所示，卸爆節流裝置為拉瓦爾噴管2’，拉瓦爾噴管2’具有從管的中部向管的兩端逐漸漸開的通孔5’，這樣，當爆轟產生的高壓氣流經過拉瓦爾噴管2’時，從拉瓦爾噴管2’的通孔5’通過，再將膜片3沖破，由于具有通孔5’的拉瓦爾噴管2’起到了調節卸流量的作用，因此一方面調節了氣流的流動，另一方面使得爆轟驅動段4內的氣體壓力不會降得太快，從而增加了爆轟驅動激波風洞的實驗時間。爆轟產生的高溫高壓氣流經過拉瓦爾噴管時，在拉瓦爾噴管的最小面積處，形成流動喉道，通過拉瓦爾噴管的氣體流量主要取決于爆轟波后氣體總溫、總壓以及拉瓦爾噴管的喉道面積，因此通過拉瓦爾噴管的氣體流量是可以準確控制的，選擇合適的喉道面積如同節流孔板的作用，增加激波風洞的有效試驗時間。采用孔板方案，孔板結構加工方便、成本低，同時更換方便；采用拉瓦爾噴管，流動光滑過渡，流動損失小，但加工工藝相對復雜，成本較高。
權利要求
1.一種爆轟驅動激波風洞卸爆裝置，其特征在于，包括激波風洞，該激波風洞包括爆轟驅動段和卸爆段，在爆轟驅動段和卸爆段之間安裝有一卸爆節流裝置，用以調節在爆轟驅動段形成的高壓氣流進入卸爆段的流量，在所述卸爆節流裝置靠近卸爆段的一側還設置有膜片。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述卸爆節流裝置為一具有一定厚度的板， 在該板上沿板的厚度方向開設有一定數量的通孔。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述卸爆節流裝置為拉瓦爾噴管，所述拉瓦爾噴管具有從管的中部向管的兩端逐漸漸開的通孔。
全文摘要
本發明公開了一種爆轟驅動激波風洞卸爆裝置，包括激波風洞，該激波風洞包括爆轟驅動段和卸爆段，在爆轟驅動段和卸爆段之間安裝有一卸爆節流裝置，用以調節在爆轟驅動段形成的高壓氣流進入卸爆段的流量，在所述卸爆節流裝置靠近卸爆段的一側還設置有膜片。本發明通過在卸爆段與爆轟驅動段之間增設一個卸爆節流裝置，用以調節在爆轟驅動段形成的高壓氣流進入卸爆段的流量，一方面調節了氣流的流動，另一方面使得爆轟驅動段內的氣體壓力不會降得太快，從而增加了爆轟驅動激波風洞的實驗時間。
文檔編號G01M9/04GK102384834SQ20111022803
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者俞鴻儒, 姜宗林, 王春, 趙偉 申請人:中國科學院力學研究所