一種激波風洞爆轟雙驅動方法和裝置的製作方法
2023-11-03 14:42:22 1
專利名稱：一種激波風洞爆轟雙驅動方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及吸氣式高速飛行器實驗研究的一項技術，特別涉及用於高超聲速飛行器地面模擬設備的激波風洞爆轟驅動方法和裝置。
背景技術：
高超聲速飛行器研製過程中，需要大量的地面模擬實驗，以獲取飛行器氣動力和推進性能數據。脈衝型激波風洞是一種有效的模擬高超聲速飛行流動的地面試驗設備，在相關研究中得到了廣泛的應用。爆轟驅動激波風洞利用可燃氣體的爆轟形成的高溫高壓氣體來做功，形成高強度的運動激波來驅動激波風洞被驅動段試驗氣體達到足夠總焓條件的高超聲速模擬來流。爆轟驅動激波管是由Bird在1957年首先提出的。中國科學院力學研究所的俞鴻儒先生在1981年建造了一個13. : 長的爆轟驅動激波管，1983年投入使用。中國科學院力學研究所於1994年研製了 JF-10爆轟驅動高焓激波風洞參見俞鴻儒、趙偉、袁生學的氫氧爆轟驅動激波風洞的性能-氣動試驗與測量控制，1993，7 C3) :38-42。在俞鴻儒先生的幫助下Gronig等人於1993年在德國亞琛工業大學建造了應用反向爆轟驅動的高焓激波風洞(TH2-D)。1994年，NASA修改原來的自由活塞驅動的設計方案，在GASL建成建設了正向爆轟驅動高焓激波風洞(HYPULSE)，該風洞同時可以工作於反射激波風洞模式和膨脹管模式參見 Chue RSM, Tsai C-Y, Bakos RJ, Erdos JI, Rogers RC(2002)NASA' s HYPULSE Facility at GASL-A Dual Mode, Dual Driver Reflected-Shock/Expansion Tunnel.In Lu F,Marren D(eds),Advanced Hypersonic Test Facilities,Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 1 98, AIAA, Chapter 3,pp29_7 1。上述採用的正向爆轟驅動能量大，驅動能力強，但流動品質受到爆轟波後泰勒稀疏波的影響，且對驅動段與被驅動段之間的膜片破壞作用較大，影響風洞試驗的可靠性；而反向爆轟驅動流動品質良好，膜片破裂好，但驅動能力弱於正向爆轟驅動。
發明內容
本發明的目的在於提供一種激波風洞爆轟雙驅動方法和裝置，能夠很好地將正向爆轟和反向爆轟組合，既可以提高激波風洞驅動能力，又可以提高破膜可靠性，從而改善風洞流動品質。本發明的一種激波風洞爆轟雙驅動方法包括1)在激波風洞爆轟驅動段的靠近卸爆段的一端設置正向爆轟點火裝置，在爆轟驅動段的靠近被驅動段的一端設置反向爆轟驅動點火裝置；2)通過正向爆轟點火裝置進行點火，形成正向驅動爆轟波；3)當正向爆轟波沿爆轟驅動段傳播預定時間後，通過反向爆轟驅動點火裝置進行點火，形成反向驅動爆轟波；4)反向驅動爆轟波將設置在被驅動段和爆轟驅動段之間的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交後形成運動激波，該運動激波進入被驅動段，以對被驅動段的試驗氣體進行壓縮。優選地，所述正向爆轟波傳播至離所述膜片的距離X小於50cm時，通過所述反向爆轟驅動點火裝置進行點火。本發明的一種激波風洞爆轟雙驅裝置包括激波風洞，該激波風洞具爆轟驅動段， 該爆轟驅動段的一端設置有卸爆段，另一端設置有被驅動段；在所述卸爆段和爆轟驅動段之間設有第一膜片，在所述被驅動段和爆轟驅動段之間設有第二膜片；在所述爆轟驅動段的靠近所述卸爆段的一段設置有正向爆轟驅動點火裝置，在所述爆轟驅動段的靠近所述被驅動段的一段設置有反向爆轟驅動點火裝置；在所述正向爆轟驅動點火裝置和反向爆轟驅動點火裝置之間連接有可控延時觸發裝置。本發明通過正向爆轟驅動結合延時的反向爆轟驅動，通過反向爆轟驅動波將設置在被驅動段的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交後形成運動激波進入到被驅動段， 由於膜片由反向爆轟形成的高壓所撕裂，該高壓低於正向爆轟形成的高壓，膜片撕裂更為規則，不易形成膜片碎片，從而使形成的氣流流動受幹擾作用小，因此在保證較高的驅動能力的同時，也提高了被驅動氣體的流動品質。
以下基於下面附圖中的非限制性實施例對本發明作進一步的闡述。圖1是本發明爆轟雙驅動的裝置結構示意圖。1卸爆段，2第一膜片，3爆轟驅動段，4第二膜片，5被驅動段，6正向驅動爆轟點火裝置，7第一信號線，8可控延時觸發器，9第二信號線，10反向驅動爆轟點火裝置
具體實施例方式圖1是本發明爆轟雙驅動的裝置結構示意圖。如圖1所示，本發明的爆轟雙驅動的裝置包括激波風洞100，該激波風洞100具有爆轟驅動段3，爆轟驅動段3的一端設置卸爆段1，另一端設置有被驅動段5，卸爆段1和爆轟驅動段3之間設置有第一膜片2，被驅動段5和爆轟驅動段3之間設置有第二膜片4。 在爆轟驅動段3的靠近卸爆段1的一端設置有正向爆轟驅動點火裝置6，在爆轟驅動段3的靠近被驅動段5的一端設置有反向爆轟驅動點火裝置10。在正向爆轟驅動點火裝置6和反向爆轟驅動點火裝置10之間連接有可控延時觸發器8，正向爆轟驅動點火裝置6通過第一信號線7與可控延時觸發器8連接，反向爆轟驅動點火裝置10通過第二信號線9與可控延時觸發器8連接。使用時，先通過正向爆轟點火裝置6進行點火，形成正向驅動爆轟波；當正向爆轟波沿爆轟驅動段3傳播預定時間後，最好是靠近第二膜片4時，再通過反向爆轟驅動點火裝置10進行點火，形成反向驅動爆轟波；此時，反向驅動爆轟波將第二膜片4撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交後形成運動激波，該運動激波進入被驅動段5，從而對被驅動段5的試驗氣體進行壓縮。延時控制由可控延時觸發器8來進行。對於上述延時如對於100米長的爆轟驅動段3，爆轟波的速度為觀00米/秒，則點火延時時間在30 35毫秒。延時設置最好是控制在正向爆轟波離第二膜片4的距離X小於50cm時觸發，這樣在反向爆轟形成的高壓使驅動段與被驅動段之間的膜片撕裂後，正向爆轟正好通過膜片區域進入被驅動段並對試驗氣體進行壓縮。 本發明由於採用延時雙驅動方法，在正向爆轟即將到達第二膜片4位置時點燃反向的爆轟波，第二膜片4由反向爆轟形成的高壓所撕裂，該高壓低於正向爆轟形成的高壓， 第二膜片4撕裂更為規則，不易形成膜片碎片，形成的氣流流動受幹擾作用小。因此在保證較高的驅動能力的同時，提高了被驅動氣體的流動品質。
權利要求
1.一種激波風洞爆轟雙驅動方法，其特徵在於，包括1)在激波風洞爆轟驅動段的靠近卸爆段的一端設置正向爆轟點火裝置，在爆轟驅動段的靠近被驅動段的一端設置反向爆轟驅動點火裝置；2)通過正向爆轟點火裝置進行點火，形成正向驅動爆轟波；3)當正向爆轟波沿爆轟驅動段傳播預定時間後，通過反向爆轟驅動點火裝置進行點火，形成反向驅動爆轟波；4)反向驅動爆轟波將設置在被驅動段和爆轟驅動段之間的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交後形成運動激波，該運動激波進入被驅動段，以對被驅動段的試驗氣體進行壓縮。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述正向爆轟波傳播至離所述膜片的距離X 小於50cm時，通過所述反向爆轟驅動點火裝置進行點火。
3.一種激波風洞爆轟雙驅裝置，其特徵在於，包括激波風洞，該激波風洞具爆轟驅動段，該爆轟驅動段的一端設置有卸爆段，另一端設置有被驅動段；在所述卸爆段和爆轟驅動段之間設有第一膜片，在所述被驅動段和爆轟驅動段之間設有第二膜片；在所述爆轟驅動段的靠近所述卸爆段的一段設置有正向爆轟驅動點火裝置，在所述爆轟驅動段的靠近所述被驅動段的一段設置有反向爆轟驅動點火裝置；在所述正向爆轟驅動點火裝置和反向爆轟驅動點火裝置之間連接有可控延時觸發裝置。
全文摘要
本發明公開了一種激波風洞爆轟雙驅動方法，包括1)在激波風洞爆轟驅動段的靠近卸爆段的一端設置正向爆轟點火裝置，在爆轟驅動段的靠近被驅動段的一端設置反向爆轟驅動點火裝置；2)通過正向爆轟點火裝置進行點火，形成正向驅動爆轟波；3)當正向爆轟波沿爆轟驅動段傳播預定時間後，通過反向爆轟驅動點火裝置進行點火，形成反向驅動爆轟波；4)反向驅動爆轟波將設置在被驅動段和爆轟驅動段之間的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交後形成運動激波。本發明通過反向爆轟驅動波將設置在被驅動段和爆轟驅動段之間的膜片撕裂，膜片撕裂更為規則，不易形成膜片碎片，從而使形成的氣流流動受幹擾作用小，提高了被驅動氣體的流動品質。
文檔編號G01M9/02GK102407947SQ20111023259
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者俞鴻儒, 姜宗林, 林建民, 趙偉, 陳宏 申請人:中國科學院力學研究所