[实用新型]一种高超音速飞行器地面模拟试验用激波隧道

说明书

技术领域

本实用新型属于高速飞行器超音速流场模拟技术领域，主要涉及的是一种高超音速飞行器地面模拟试验用激波隧道，可广泛适用于高超音速飞行器超音速流场的地面模拟。

技术背景

在航空领域中，高超音速飞行器需要经过大量试验来考核飞行器气动性能及发动机的可靠性。按照研制的阶段性和试验空间环境，可以将试验分成两大类，即地面模拟和飞行试验。目前，地面模拟试验中能模拟发动机内流和外流条件的主要有风洞模拟试验和火箭橇滑轨试验。

风洞是用于地面模拟飞行器高空飞行姿态的最重要的气动模拟试验设备，它可以实现准静态超音速流场的地面模拟。作为重要地面模拟设备之一，爆轰驱动激波风洞能够很好地模拟出高超音速飞行器在高空飞行时的流场条件。激波风洞是应用适当强度的入射激波压缩被驱动段内的试验气体，产生满足要求的驻室状态，而产生的高压、高声速驱动气体是激波风洞研制的重要关键技术。已经发展的高焓激波风洞主要有三种驱动方式：加热轻气体方式、自由活塞方式和爆轰驱动方式。加热轻气体方式主要通过高热比轻气体的爆轰使气体的速度达到超音速；自由活塞和爆轰驱动方式主要通过产生高压状态的气体驱动被驱动段的空气达到超音速。

爆轰驱动激波风洞具有产生高焓试验气流的能力强、提供的有效试验时间长、运行成本低、扩展性好等优点。但爆轰驱动激波风洞所需气源系统很大，此种风洞建设周期长，试验费用高。同时为满足长时间、高马赫数、高总压的地面模拟试验，所需爆炸装药量非常大，设备的口径及技术指标很难满足要求。

火箭橇滑轨试验是将试验件置于滑轨上的滑橇上，通过滑橇尾部固体火箭发动机对滑橇的推进，模拟试验件高速运行的工作特性及空中姿态，考核试验件的工作性能。受到火箭撬推力和行程的限制，进行较大尺寸的原型飞行器试验有较大难度。同时，火箭撬试验存在试验周期长、费用高、安全性低等缺点。

发明内容：

本实用新型的目的由此产生，提供一种高超音速飞行器地面模拟试验用激波隧道，通过采用爆轰和充压共同驱动的激波隧道，实现对秒级高超音速气流的模拟试验，能够真实模拟飞行器在空间中的流场特性，实现对高超音速飞行器气动性能及发动机可靠性的检验，提高能量利用率，降低试验成本，缩短试验周期。

本实用新型实现上述目的采取的技术方案是：一种高超音速飞行器地面模拟试验用激波隧道，其主要由设置在内部不可更换的气体动力活塞形成段、驱动段、被驱动段和设置在外部可以置换的过渡段、喷管段和试验段组成，气体动力活塞形成段位于激波隧道尾部，其内均布有多个气体动力活塞；所述驱动段位于气体动力活塞形成段和被驱动段之间，其内径截面为等截面段；所述被驱动段的内径截面为由大到小的变截面段；所述过渡段连接在被驱动段和喷管段之间，其内径截面也为由大到小的变截面段；在过渡段与喷管段的连接法兰之间连接有密封膜片；所述的试验段位于喷管段的前面，用于固定高超音速飞行器。

本实用新型所述气体动力活塞由气体动力活塞内钢板、高密度聚氨酯泡沫和气体动力活塞外包钢板组成，其中，高密度聚氨酯泡沫位于气体动力活塞内钢板和气体动力活塞外包钢板之间。

本实用新型所述气体动力活塞形成段内的气体动力活塞为七个，由气体动力活塞间柔性填充物支撑固定。

本实用新型所述的气体动力活塞形成段、驱动段和被驱动段由内钢板和钢筋混凝土组成。

本实用新型所述喷管段为拉瓦尔喷管，其截面直径为由小变大并具有流线性光滑曲面的钢结构。

本实用新型所述的试验段为钢筋混凝土结构。

本实用新型所述的密封膜片为预拱膜片。

本实用新型在所述密封膜片的凹面中心位置设置有切割机构，所述切割机构主要由药托、起爆药柱和柔性切割索组成，药托的上端开口端留有翻沿，翻沿上均匀布置有药托卡槽，药托的下端设有雷管插孔，起爆药柱放置在药托内，在药托翻沿的药托卡槽内均设置有等长的柔性切割索，柔性切割索由中心部位呈辐射状向四周发射并与密封膜片紧密接触。