高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，包括喉道段和擴(kuò)散段，所述喉道段與前室通過螺栓連接，所述喉道段與所述擴(kuò)散段通過螺栓相連接，所述擴(kuò)散段包括錐段、滑動支架和膨脹節(jié)，所述擴(kuò)散段通過所述膨脹節(jié)與試驗(yàn)段連接，并且所述擴(kuò)散段伸入試驗(yàn)段內(nèi)，所述滑動支架安裝于所述錐段下方，能夠帶動所述擴(kuò)散段沿軸向前后移動，所述滑動支架固定于風(fēng)洞廠房地基上，利用所述擴(kuò)散段的前后移動能夠更換不同型面的喉道段，從而對應(yīng)不同的馬赫數(shù)；需要改變噴管馬赫數(shù)時，調(diào)整擴(kuò)散段與試驗(yàn)段問膨脹節(jié)的壓縮量，使擴(kuò)散段通過滑動支架沿軸向前后移動lO～30mm，保證喉道段的順利更換。本發(fā)明的噴管結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省噴管擴(kuò)散段的加工經(jīng)費(fèi)，降低設(shè)備的成本。
【專利說明】高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高超聲速低密度風(fēng)洞領(lǐng)域，尤其涉及一種高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管。

【背景技術(shù)】
[0002]高超聲速低密度風(fēng)洞是研究稀薄氣體動力學(xué)的一種工具，也是模擬航天器高空、高速飛行狀態(tài)的一種地面試驗(yàn)設(shè)備。在該風(fēng)洞中，可進(jìn)行諸如導(dǎo)彈、誘餌、衛(wèi)星和飛船返回艙第航天器模型的氣動特性試驗(yàn)，以及進(jìn)行滑移流態(tài)和過渡流態(tài)等稀薄氣體動力學(xué)有關(guān)問題的研究試驗(yàn)。在高超聲速低密度風(fēng)洞中，噴管是保證試驗(yàn)段獲得設(shè)計(jì)馬赫數(shù)的均勻氣流的重要部件。
[0003]國外擁有的高超聲速低密度風(fēng)洞很少，國內(nèi)目前也只有一座。它們通常選用的是三維型面噴管，它的缺點(diǎn)是:三維型面噴管型面計(jì)算麻煩，型面形狀復(fù)雜，一個馬赫數(shù)對應(yīng)一副噴管，加工困難，造價昂貴。本發(fā)明可以克服上述缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，采用更換噴管喉道段實(shí)現(xiàn)大部分噴管段的共用，并實(shí)現(xiàn)多馬赫數(shù)的運(yùn)行。
[0005]本發(fā)明提供了一種高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，其包括喉道段和擴(kuò)散段，所述喉道段與前室的連接，所述喉道段與所述擴(kuò)散段通過螺栓相連接，所述擴(kuò)散段包括錐段、滑動支架和膨脹節(jié)，所述擴(kuò)散段通過所述膨脹節(jié)與試驗(yàn)段連接，所述滑動支架安裝于所述錐段，并以能夠帶動所述擴(kuò)散段沿軸向前后移動的方式固定于風(fēng)洞廠房地基上，利用所述擴(kuò)散段的前后移動能夠更換不同型面的喉道段，從而對應(yīng)不同的馬赫數(shù)。
[0006]優(yōu)選所述喉道段與所述擴(kuò)散段通過法蘭連接，其連接處間隙小于等于0.01mm，順氣流臺階高度小于等0.05_。
[0007]優(yōu)選所述喉道段包括噴管內(nèi)壁、墊塊、外殼體和擋圈；所述噴管內(nèi)壁的幾何形狀由噴管氣動設(shè)計(jì)確定，材料為鈹青銅；所述墊塊為兩個半圓形墊塊，通過組裝放到喉道處。
[0008]優(yōu)選所述錐段的擴(kuò)散角為30°，所述擴(kuò)散段出口端伸入試驗(yàn)段。
[0009]優(yōu)選所述喉道段與所述擴(kuò)散段的截面為圓形。
[0010]優(yōu)選所述擴(kuò)散段通過滑動支架能夠沿軸向前后移動10?30mm。
[0011]需要改變噴管馬赫數(shù)時，脫開喉道段與擴(kuò)散段間的連接，調(diào)整擴(kuò)散段與試驗(yàn)段間膨脹節(jié)的壓縮量，使擴(kuò)散段通過滑動支架沿軸向前后移動10?30mm，保證喉道段的順利更換。
[0012]通過更換喉道段能夠?qū)崿F(xiàn)噴管出口流場參數(shù)變化、多馬赫數(shù)運(yùn)行的高超聲速噴管。使用本發(fā)明的技術(shù)方案，噴管流場的馬赫數(shù)梯度和壓力梯度小，馬赫數(shù)變化范圍寬，噴管出口的流場均勻度高，流場的品質(zhì)好；本發(fā)明通過簡單、合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高超聲速低密度風(fēng)洞的多馬赫數(shù)運(yùn)行，而不需要復(fù)雜的控制機(jī)構(gòu)，節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)和設(shè)備投資；本發(fā)明只更換喉道段，實(shí)現(xiàn)大部分噴管段的共用，節(jié)省噴管的加工經(jīng)費(fèi)。本發(fā)明通過合理的設(shè)計(jì)保證噴管具有良好的試驗(yàn)性能，用較為簡單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的功能，為設(shè)備的安裝、調(diào)試、維修帶來方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管的三維圖；
[0014]圖2為高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管的喉道段示意圖；
[0016]圖4為高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管的擴(kuò)散段示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1、2所示，高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管包括喉道段I和擴(kuò)散段2，對應(yīng)若干個馬赫數(shù)有若干個喉道段1，擴(kuò)散段2為若干個馬赫數(shù)噴管所共用。通過更換喉道段I的方法實(shí)現(xiàn)改變馬赫數(shù)的功能。噴管布置在風(fēng)洞廠房中，喉道段I前端通過螺栓與前室連接，后端通過螺栓與擴(kuò)散段2連接，更換喉道段I時，喉道段I夾在中間，無法完成吊裝更換。因此，在擴(kuò)散段2與試驗(yàn)段之間安裝膨脹節(jié)，在擴(kuò)散段2下方設(shè)置滑動支架22。在改變噴管馬赫數(shù)更換喉道段I時，松開擴(kuò)散段2與試驗(yàn)段間膨脹節(jié)24上的拉桿，壓縮膨脹節(jié)24，使擴(kuò)散段2沿滑動支架22向順氣流方向移動10?30mm，使擴(kuò)散段2與喉道段I脫開，保證更換喉道段I的操作空間；再調(diào)入另一喉道段1，調(diào)整膨脹節(jié)24的壓縮量，使擴(kuò)散段2沿逆氣流方向移動10?30mm，與另一個喉道段I對接，用擴(kuò)散段2與另一喉道段I的止口定位，保證每次組裝的同軸度，完成對接后，將膨脹節(jié)24上的拉桿拉緊。
[0018]喉道段I與擴(kuò)散段2用周向均布的若干個螺栓連接(螺栓數(shù)量和尺寸查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定)。連接處間隙不超過0.01mm，不允許有逆氣流臺階，順氣流臺階高度不超過
0.05mmo
[0019]如圖3所示，喉道段I包括噴管內(nèi)壁11、墊塊12、外殼體13及擋圈14。噴管內(nèi)壁11的幾何形狀由噴管氣動設(shè)計(jì)確定，材料為鈹青銅。墊塊12為半圓形，兩個半圓形墊塊12組裝放到喉道處。噴管內(nèi)壁11與外殼體13通過擋圈14喉道段2 —端連接。
[0020]如圖4所示，擴(kuò)散段2包括錐段21、滑動支架22、法蘭23、膨脹節(jié)24，錐段的擴(kuò)散角為30°，在錐段21下方設(shè)置滑動支架22，滑動支架22固定于風(fēng)洞廠房的地基上，既對擴(kuò)散段2起支撐作用，又可以保證擴(kuò)散段2沿軸向前后(以與氣流方向一致的方向?yàn)榍胺?移動。擴(kuò)散段2通過膨脹節(jié)24與試驗(yàn)段連接，擴(kuò)散段2出口端伸入試驗(yàn)段內(nèi)。
[0021]以上對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在權(quán)利要求書所記載的范疇內(nèi)，顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例，當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，其特征在于:包括喉道段和擴(kuò)散段，所述喉道段通過螺栓與前室連接，所述喉道段與所述擴(kuò)散段通過螺栓相連接，所述擴(kuò)散段包括錐段、滑動支架和膨脹節(jié)，所述擴(kuò)散段通過所述膨脹節(jié)與試驗(yàn)段連接，所述滑動支架安裝于所述錐段，并以能夠帶動所述擴(kuò)散段沿軸向前后移動的方式固定于風(fēng)洞廠房地基上，利用所述擴(kuò)散段的前后移動能夠更換不同型面的喉道段，從而對應(yīng)不同的馬赫數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，其特征在于:所述喉道段與所述擴(kuò)散段通過法蘭連接，其連接處間隙小于等于0.01_，順氣流臺階高度小于等0.05mmo
3.如權(quán)利要求1所述的高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，其特征在于:所述喉道段包括噴管內(nèi)壁、墊塊、外殼體和擋圈；所述噴管內(nèi)壁的幾何形狀由噴管氣動設(shè)計(jì)確定，材料為鈹青銅；所述墊塊為兩個半圓形墊塊，通過組裝放到喉道處。
4.如權(quán)利要求1所述的高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，其特征在于:所述錐段的擴(kuò)散角為30°，所述擴(kuò)散段出口端伸入試驗(yàn)段。
5.如權(quán)利要求1所述的高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，其特征在于:所述喉道段與所述擴(kuò)散段的截面為圓形。
6.如權(quán)利要求1所述的高超聲速低密度風(fēng)洞可變馬赫數(shù)噴管，其特征在于:所述擴(kuò)散段通過滑動支架能夠沿軸向前后移動10?30mm。
【文檔編號】G01M9/04GK104359644SQ201410554696
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】沈逢京, 穆東波, 黃炳修 申請人:北京航天益森風(fēng)洞工程技術(shù)有限公司