[实用新型]一种空间近场声爆特征高精度测量装置

说明书

一种空间近场声爆特征高精度测量装置，属于属于风洞试验装置领域。本实用新型针对现有的缺陷，提供了一种能够大幅降低风洞壁面边界层效应对测量数据的影响、测量马赫数范围广、测量范围扩大、试验精度高的空间近场声爆特征高精度测量装置。本实用新型中，风洞下壁、压力测量机构和模型连接机构均固定于支撑结构上，压力测量机构和模型连接机构均位于风洞的一边，模型固定于模型连接机构的前端，压力测量机构位于模型上方且偏向风洞上壁的一侧；压力测量机构固定不动。本实用新型主要适用于高速风洞中进行超声速飞行器近场空间声爆特征的高精度测量。

技术领域

本实用新型属于属于风洞试验装置领域。

背景技术

声爆是一种非线性气动声学现象。当飞机做超声速飞行时，其机鼻、机翼、尾翼等均会产生激波；另一方面，由于机身外形变化，激波之间会存在膨胀波系。这两种波系相互作用增加了飞机近场流场复杂性的同时，产生的压力扰动随飞机一起运动即成为声爆的声源。由于该声源发出的声波具有巨大幅值，在大气层里经过一定距离衰减之后仍会对飞行通过的区域带来严重的噪声污染，引起人焦躁不安的情绪，甚至造成建筑物的损坏。美国联邦航空局(FAA)制定的《联邦航空条例》(FAR)91部817条款，不允许商用飞机或私人飞机在美国的陆地上空进行超音速飞行，其他国家和地区的民航管理机构也制定了类似的法规，目的是避免声爆对居民的影响。

声爆特征的风洞试验技术主要为空间压力测量技术。在离模型一定距离处，测量来流静压与模型产生的弓形激波波后静压之差，此压差通常称之为声爆超压或声爆强度。地面风洞试验的目的在于研究影响声爆特征的因素，降低声爆强度的方法以及测量各种外形的飞机模型在不同条件下产生的声爆强度。除此之外，试验研究还可以为声爆预测的耦合算法提供所必需的准确的近场压力特征。常用测量声爆特征的试验装置主要为静态测压板，采用反射平板上的静压测量超压，近场压力特征通过安装在风洞下壁面开槽壁板上的静压板测量。这种测量方法虽然节省了试验时间提高了试验效率，但是，由于测压板上的边界层与激波之间会产生干扰，会影响到压力测量的准度；并且，考虑到激波在下壁板的反射等问题，测压板前后端过渡段长度、角度大小以及实际高度需要优化处理，最终尺寸需要计算流体力学(CFD)计算确定。另外，声爆风洞试验中所有测量结果需要参考静压值，但是总温、总压或是参考探针位置的变化都会引起参考静压的变化。

因此，就需要一种能够大幅降低风洞壁面边界层效应对测量数据的影响、测量马赫数范围广、测量范围大、试验精度高的空间近场声爆特征高精度测量装置。

实用新型内容

本实用新型针对现有测量装置不能降低风洞壁面边界层效应对测量数据的影响、测量马赫数范围窄、测量范围小、试验精度低的缺陷，提供了一种能够大幅降低风洞壁面边界层效应对测量数据的影响、测量马赫数范围广、测量范围扩大、试验精度高的空间近场声爆特征高精度测量装置。

本实用新型所涉及的一种空间近场声爆特征高精度测量装置的技术方案如下：

本实用新型所涉及的一种空间近场声爆特征高精度测量装置，它包括风洞、压力测量机构、模型连接机构、支撑结构和模型，所述风洞、压力测量机构和模型连接机构均固定于支撑结构上，所述压力测量机构和模型连接机构均位于风洞的一边且前端伸入风洞内，所述模型固定于模型连接机构的前端，所述压力测量机构位于模型连接机构上方；且压力测量机构保持固定不动。

进一步地：所述压力测量机构包括风洞弯刀机构、参考探针、测量探针、转接支杆、支臂、数据采集模块和上位机，所述参考探针和测量探针均位于风洞内，所述参考探针和测量探针均通过测量转接支杆与支臂连接，所述支臂与风洞弯刀机构连接，所述风洞弯刀机构固定在支撑结构上；所述参考探针位于自由区域，所述参考探针位于测量探针前面且高于测量探针，参考探针和测量探针与数据采集模块连接，用于采集数据；所述数据采集模块与上位机连接，用于将数据存储到上位机上并实时显示。