[发明专利]型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置

说明书

本发明公开了一种型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置，目的在于解决在对高速风洞进行改造，以拓展其最高工作马赫数范围的过程中，需要研制喷管加长的固块喷管装置，而受风洞留给喷管装置的空间位置固定的影响，新喷管装置往往会因喷管过长而不能安装的问题，提供一种型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置。其包括箱体、喷管组件、车架、动力驱动组件，所述箱体设置在车架上，所述车架设置在动力驱动组件上。基于结构改进，使得新喷管在有限空间内能够安装到风洞洞体结构上，形成满足气动设计要求的加长喷管型面，并保证新喷管型面和风洞其他部段结构具有稳定的流线型接触，共同实现风洞最高工作马赫数范围的有效拓展。

技术领域

本发明涉及高速风洞气动结构领域，尤其是风洞的一种新型固块喷管装置，具体为一种型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置。基于结构的改进，本发明能实现高速风洞最高工作马赫数范围的有效拓展，具有较好的应用前景。

背景技术

高速风洞在气动设计上由诸多部段组成，其中的一个重要部段是喷管段，在喷管段之前是收缩段，之后是试验段。在高速风洞中，喷管段所对应的结构便是喷管装置，高速风洞使用的多是固块喷管装置。

固块喷管装置主要由喷管和其他组件构成，其核心在于喷管，通过喷管的喉道面积和型面曲线外形两个特征对风洞流场施加影响，帮助风洞建立设计马赫数下的目标工作流场。不过，由于固块喷管装置的喷管已经固定，其喉道面积和型面曲线外形也已固定，因此，一副固块喷管装置只能帮助风洞建立某一段范围内的工作马赫数流场，而高速风洞一般都设计加工若干副具有不同特征的固块喷管装置，以保障风洞在设计工作马赫数范围内正常运转。

近年来，随着航空航天工业的快速发展，与该工业体系配套的某些高速风洞需要进行配套的升级改造，以拓展其最高工作马赫数范围，一种经济有效的方法就是研制新的固块喷管装置。不过，由于风洞已经建设成型，喷管段的空间位置已经固定，留给喷管装置的设计空间余量不足，按传统方法设计喷管装置，很难实现风洞的最高工作马赫数范围的充分拓展。原因在于：满足要求的喷管装置除了需要喷管具有较小的喉道面积外，还需要具有曲线变化平缓的型面，而后者需要对喷管进行加长才能实现，而按照传统方法设计的喷管装置，喷管的轴向长度即为喷管段的长度，不能轴向加长，如此，当喷管的喉道面积因设计原因进行缩小后，喷管的型面曲线外形将会呈现剧烈变化，导致风洞所建立的工作流场不均匀、不可用，喷管装置也不能投入应用。因此，需要按照新的方法研制一副能够充分拓展风洞最高工作马赫数范围的固块喷管装置。该固块喷管装置在研制过程将会面临以下技术难题：首要的难题就是需要突破传统方法，设计一副加长的喷管，解决传统方法下设计的喷管因型面曲线变化剧烈，导致风洞所建立的工作流场不均匀、不可用的难题；其次的难题是加长的喷管，其轴向长度必然超出风洞的喷管段长度，也超出了喷管装置的箱体长度，一副具有加长喷管的固块喷管装置如何在空间位置固定的条件下进行安装，成为新的难题；最后的难题是新喷管装置即便完成安装，也必须保证新喷管和风洞其他部段结构具有稳定的流线型接触，避免使用过程中因型面接触不好所造成的气流干扰。

综上，迫切需要一种新的结构或装置，以解决上述问题。

发明内容

本申请的发明目的在于：针对在对高速风洞进行改造，以拓展其最高工作马赫数范围的过程中，需要研制喷管加长的固块喷管装置，而受风洞留给喷管装置的空间位置固定的影响，新喷管装置往往会因喷管过长而不能安装，或难以保证新喷管的型面和风洞其他部段结构具有稳定的流线型接触的问题，提供一种型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置。基于本发明中基于固块喷管装置的结构改进，使得新喷管在有限空间内能够安装到风洞洞体结构上，形成满足气动设计要求的加长喷管型面，并保证新喷管型面和风洞其他部段结构具有稳定的流线型接触，共同实现风洞最高工作马赫数范围的有效拓展。本发明构思巧妙，设计合理，具有较强的适应性和较高的应用价值，对于高速风洞的改进具有极其重要的意义。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：