[发明专利]超高速再入试验气流地面模拟试验装置

权利要求书

1.一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于，包括气源系统(1)、爆轰段(2)、一道膜(3)、激波管(4)、二道膜(5)、加速段(6)、喷管(7)、试验及卸压段(8)、真空系统(9)；气源系统(1)通过输气管与爆轰段(2)一端相连；爆轰段(2)另一端与激波管(4)一端相连，爆轰段(2)与激波管(4)之间设置一道膜(3)；激波管(4)另一端连接加速段(6)一端，加速段(6)与激波管(4)之间设置二道膜(5)；加速段(6)另一端连接喷管(7)，喷管(7)出口安装在试验及卸压段(8)内部，真空系统(9)连接试验及卸压段(8)；试验及卸压段(8)内部安装试验模型；

气源系统(1)通过输气管路将氢气及氧气充入爆轰段(2)内，氢氧混合物引爆后形成爆轰波，爆轰波冲破一道膜(3)，在激波管(4)内形成第一道主激波和中心膨胀波，激波管(4)中的试验气体被主激波压缩并加速，主激波在试验气体中向下游传播至二道膜(5)并将其冲破，随后在加速段(6)形成第二道入射激波和中心膨胀波，试验气体通过第二道中心膨胀波的非定常膨胀作用继续加速向下游运动，在喷管(7)内通过定常膨胀作用提速，喷管(7)出口试验气体经过上述加速作用达到再入速度条件；真空系统(9)将加速段(6)至试验及卸压段(8)抽至真空状态。

2.根据权利要求1所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述气源系统(1)包括氢气瓶和氧气瓶，通过调压阀调整压力，远程通过电磁阀控制气动阀进行充气。

3.根据权利要求1或2所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述爆轰段(2)采用正向爆轰驱动，并带有环形扩容腔结构，使用射流方式引爆管点火，对充入内部的氢氧混合物进行引爆；初始状态下，爆轰段(2)内充入的气体充气压力为N1，N1＝0.1～2.0MPa。

4.根据权利要求3所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述一道膜(3)为钢制膜片，中心铣有十字凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述激波管(4)内部抽真空后，充入所需试验气体，充气压力为N2，N2＝100～10000Pa，根据试验需要充入不同类型的试验气体，沿管体布置有压力传感器及电离测速探针，用来监测激波管(4)内压力及主激波速度。

6.根据权利要求5所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述二道膜(5)为涤纶膜，厚度为25～90μm。

7.根据权利要求6所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述加速段(6)内部抽至真空状态，真空度为N3，N3＝1～100Pa，沿管体布置有压力传感器及电离测速探针，用来监测加速段(6)压力及第二道入射激波速度。

8.根据权利要求7所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述喷管(7)为锥形喷管或型面喷管，超声速试验气体在内部通过定常膨胀作用加速。

9.根据权利要求8所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述试验及卸压段(8)两侧设置有光学观察窗口，内部设置试验模型安装支架，试验后超高速再入试验气体在下游末端减速并恢复压力。

10.根据权利要求9所述的一种超高速再入试验气流地面模拟试验装置，其特征在于：所述真空系统(9)包括两级真空泵，一级真空泵为旋片式机械真空泵，启动后将试验及卸压段(8)压力抽至小于1000Pa，二级真空泵为磁悬浮涡轮分子泵，最大转速30000r/m，理论抽速1500L/s，启动后将试验及卸压段(8)压力抽至10Pa以下。