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常规高超声速风洞级间动态分离装置设计与应用

何超 孙鹏 林敬周 许晓斌 陈磊

何超,孙鹏,林敬周,等. 常规高超声速风洞级间动态分离装置设计与应用[J]. 实验流体力学,2022,36(5):90-95 doi: 10.11729/syltlx20200119
引用本文: 何超,孙鹏,林敬周,等. 常规高超声速风洞级间动态分离装置设计与应用[J]. 实验流体力学,2022,36(5):90-95 doi: 10.11729/syltlx20200119
HE C,SUN P,LIN J Z,et al. Design and application of the dynamic stage separation device in hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(5):90-95. doi: 10.11729/syltlx20200119
Citation: HE C,SUN P,LIN J Z,et al. Design and application of the dynamic stage separation device in hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(5):90-95. doi: 10.11729/syltlx20200119

常规高超声速风洞级间动态分离装置设计与应用

doi: 10.11729/syltlx20200119
详细信息
    作者简介:

    何超:(1983—),男,湖南衡阳人,硕士,工程师。研究方向:高超声速气动力与风洞试验技术。通信地址:四川省绵阳市二环路南段6号15信箱505分箱(621000)。E-mail:106797937@qq.com

    通讯作者:

    E-mail:seafly0000@163.com

  • 中图分类号: V211.73;V216.8

Design and application of the dynamic stage separation device in hypersonic wind tunnel

  • 摘要: 对于采用助推级和巡航级串联布局方式的高超声速飞行器,需研制风洞模型级间动态分离装置,对助推级和巡航级级间分离运动过程开展研究。中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所针对某常规高超声速风洞的动态分离装置进行了详细设计与分析,主要包括动态分离支撑结构设计、动态分离支撑与释放装置设计。利用有限元分析方法得到了支撑结构固有频率,评估分析了支撑结构性能。利用视觉测量系统对动态分离支撑与释放装置性能进行了评估,得到了撑开到闭合的运动轨迹及运行时间。在某常规高超声速风洞上开展了风洞模型级间动态分离试验。计算及试验结果表明:支撑结构固有频率、动态分离支撑与释放装置运行时间(78 ms)满足风洞试验需求。针对不同风洞具体情况进行适应性改造,动态分离支撑与释放装置可广泛应用于常规高超声速风洞模型级间动态分离试验。
  • 图  1  模型与支撑系统安装示意图

    Figure  1.  Schematic of model with support system

    图  2  模型和动态分离支撑与释放装置安装关系示意图

    Figure  2.  Schematic of model with the dynamic stage separation support and release device

    图  3  背支撑结构示意图

    Figure  3.  Three-dimensional structure of the back supporter

    图  4  背支撑结构有限元模型

    Figure  4.  Finite element model

    图  5  背支撑结构固有频率仿真结果(前六阶模态)

    Figure  5.  The result of the inherent frequency

    图  6  背支撑结构固有频率仿真结果(前三阶模态)

    Figure  6.  The result of the inherent frequency

    图  7  动态分离支撑与释放装置

    Figure  7.  The dynamic stage separation support and release device

    图  8  调试照片

    Figure  8.  Test photograph of the device

    图  9  风洞中的动态分离支撑与释放装置照片

    Figure  9.  The photograph of the device in wind tunnel

    图  10  测点布置示意图

    Figure  10.  Schematic of the assigned measurement dot

    图  11  测量点运行轨迹

    Figure  11.  Schematic of the trajectory

    图  12  模型分离面分离过程纹影照片

    Figure  12.  The picture of the schlieren

    表  1  来流条件

    Table  1.   The test conditions

    马赫数
    Ma
    总压
    pt/MPa
    总温
    Tt/K
    静压
    p/kPa
    静温
    T/K
    动压
    q/kPa
    单位雷诺数
    Re·L−1)/(m−1
    61.55100.9562.223.91.22×107
    下载: 导出CSV
  • [1] 李周复. 风洞特种试验技术[M]. 北京: 航空工业出版社, 2010.
    [2] WOODS W C,HOLLAND S D,DiFULVIO M. Hyper-X stage separation wind-tunnel test program[J]. Journal of Spacecraft and Rockets,2001,38(6):811-819. doi: 10.2514/2.3770
    [3] GARCON F, TARAVEL P, RAFFIN J C. Recent develop-ments in captive trajectory systems of the ONERA Modane wind tunnels[R]. AIAA-2001-0579, 2001. doi: 10.2514/6.2001-579
    [4] GUIGUE A, AHMADI M, TANG F C. On the kinematic analysis and design of a redundant manipulator for a captive trajectory simulation system(CTS)[C]//Proceeding of the 2006 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. 2006: 1514-1517. doi: 10.1109/CCECE. 2006.277725
    [5] UEMATSU T, ASO S, TANI Y. Supersonic flight separation simulation for TSTO launch vehicles considering shock wave interaction reduction[C]//Proc of the 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. 2012. doi: 10.2514/6.2012-253
    [6] PLATOU A S. The wind tunnel free flight testing technique[C]//Proc of the 3rd Aerodynamics Testing Conference. 1968. doi: 10.2514/6.1968-388
    [7] HOLMES J E, WOEHR F A. Wind-tunnel free-flight testing of configurations with high-fineness ratio bodies[C]//Proc of the 6th Aerodynamics Testing Conference. 1971. doi: 10.2514/6.1971-278
    [8] BURNS W J. Free-flight wind tunnel test of hypersonic decele-rators[C]//Proc of the Propulsion and ASW Meeting. 1970. doi: 10.2514/6.1970-587
    [9] LARSON H K, MCDEVITT J B. A technique for launching free-flying models in conventional wind tunnels[C]//Proc of the 2nd Aerodynamic Testing Conference. 1966. doi: 10.2514/6.1966-773
    [10] HOLWAY H P, PRISLIN R H. A wind tunnel free flight testing technique for nonplanar motion of spinning models[C]//Proc of the 2nd Aerodynamic Testing Conference. 1966.doi: 10.2514/6.1966-774
    [11] 蒋增辉,宋威,鲁伟. 高速风洞模型自由飞试验技术[J]. 空气动力学学报,2017,35(5):680-686, 692. doi: 10.7638/kqdlxxb-2016.0101

    JIANG Z H,SONG W,LU W. High-speed wind tunnel free-flight test technique[J]. Acta Aerodynamica Sinica,2017,35(5):680-686, 692. doi: 10.7638/kqdlxxb-2016.0101
    [12] 宋威,蒋增辉. 串联飞行器级间分离风洞自由飞试验[J]. 空气动力学学报,2017,35(5):687-692. doi: 10.7638/kqdlxxb-2016.0077

    SONG W,JIANG Z H. Wind tunnel free-flight test for stage separation of tandem layout vehicle[J]. Acta Aerodynamica Sinica,2017,35(5):687-692. doi: 10.7638/kqdlxxb-2016.0077
    [13] 蒋增辉,宋威,贾区耀,等. 多体分离风洞自由飞试验[J]. 空气动力学学报,2016,34(5):581-586. doi: 10.7638/kqdlxxb-2014.0137

    JIANG Z H,SONG W,JIA Q Y,et al. Wind tunnel free-flight test for multi-bodies separation[J]. Acta Aerodyna- mica Sinica,2016,34(5):581-586. doi: 10.7638/kqdlxxb-2014.0137
    [14] 蒋增辉,宋威,陈农. 非旋转钝锥高超声速双平面拍摄风洞自由飞试验[J]. 力学学报,2015,47(3):406-413. doi: 10.6052/0459-1879-14-332

    JIANG Z H,SONG W,CHEN N. Hypersonic wind tunnel free-flight test with biplanar optical system on the non-spinning blunt cone[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics,2015,47(3):406-413. doi: 10.6052/0459-1879-14-332
    [15] 吴继飞,王元靖,罗新福,等. 高超声速风洞多体干扰与分离试验技术[J]. 实验流体力学,2010,24(3):99-102. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2010.03.021

    WU J F,WANG Y J,LUO X F,et al. A test technique for multi-body interference and separation in hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2010,24(3):99-102. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2010.03.021
    [16] 王元靖,钱丰学,畅利侠,等. 超声速条件下多体干扰与分离试验研究[J]. 实验流体力学,2014,28(3):58-62. doi: 10.11729/syltlx20130003

    WANG Y J,QIAN F X,CHANG L X,et al. Investigation on multi-body interference and separation by grid force measurement at supersonic condition[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2014,28(3):58-62. doi: 10.11729/syltlx20130003
    [17] 秦永明,田晓虎,董金刚,等. 串联布局飞行器级间冷分离气动特性研究[J]. 实验流体力学,2014,28(1):38-43. doi: 10.11729/syltlx20130016

    QIN Y M,TIAN X H,DONG J G,et al. Investigation on aerodynamic characteristics at stage separation of tandem lay-out vehicle[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2014,28(1):38-43. doi: 10.11729/syltlx20130016
    [18] 苑朝凯,孙英英,姜宗林. 高超声速脉冲风洞模型自由飞试验技术[J]. 气体物理,2016,1(2):55-63. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2016.02.007

    YUAN C K,SUN Y Y,JIANG Z L. Free flight test in hypersonic impulse wind tunnel[J]. Physics of Gases,2016,1(2):55-63. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2016.02.007
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-12
  • 修回日期:  2021-02-28
  • 录用日期:  2021-03-05
  • 网络出版日期:  2022-01-10
  • 刊出日期:  2022-10-01

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    2021年8月13日