[发明专利]连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁收缩块与喉块密封系统

说明书

本发明公开了一种基于连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块之间的密封系统，在可调收缩块与喉块的搭接处将弹簧安装置于可调收缩块的上方，也即是柔性密封板下方，喉块在工作过程中始终贴在柔性密封板上，柔性密封板与可调收缩块是通过圆柱转动副相连接，可使柔性密封板的位置在可调收缩块上随着可调收缩块与喉块型面的改变而改变，其中，可调收缩块和喉块的执行机构在完成对两者的升降过程时，可以使弹簧自行发生压缩变化，从而直接使柔性密封板一直与喉块紧密贴合，即自适应的完成密封动作，始终保持与喉块段的密封，这种密封系统称为自适应弹性密封系统。

技术领域

本发明涉及一种基于连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块之间的密封系统，属于风洞试验特种装备领域。涉及一种对风洞内喷管段不同马赫数下的精确调节的半柔壁可调收缩块与喉块的密封系统。

背景技术

风洞是用于验证各型航空航天飞行器、高速动车组等气动外形是否合理的重要试验装置，其主要原理是通过在风洞中模拟出对象运行时的外部气体流场特性(马赫数、雷诺数、普朗特数等)，并对被试验对象在模拟流场中的测量参数做出一系列的评估，从而实现对其真实工作情况下特性的预知。根据风洞可模拟的气体流流场流速范围不同，可分为亚声速、跨声速、超声速、高超声速风洞。而根据流场产生的方式，风洞可分为暂冲式和连续式。暂冲式风洞气体流场产生的原理是：在风洞两端分别预先产生一定的高压气体与负压气体，然后同时打开两端的气阀沟通高压与负压，即可产生流场；而连续式风洞一般是依靠大型的轴流风机作为驱动来产生流场。

为了精确控制风洞中流场的参数，需利用相关的风洞试验特种装置对流场进行调节，而其中喷管段是整个风洞中调节气体流场最为关键、直接的部分。喷管段一般是通过一定的型面来改变流场的参数，对于暂冲式风洞，由于其流场作用时间短，流场马赫数高，一般采用具有固定型面喷管段进行调节；而对于连续式风洞，由于其要求具有连续的马赫数调节能力，一般是采用可调型面的喷管段。根据连续式风洞喷管段可调型面中柔性壁(或称柔板)所占的比例不同，进一步又可分为半柔壁与全柔壁。全柔壁喷管的可调型面全部由柔性壁组成；半柔壁喷管的可调型面一般是由可调收缩段、喉块段、柔板段组成(布置顺序为气流方向)。对于连续式跨声速风洞喷管段半柔壁，能否保证其整个型面成形的精度就是能否保证风洞试验结果可靠性最关键的问题，因此喷管段对气体流场相关参数控制的精度，是评价其工作能力的关键指标。因此保证连续式跨声速风洞喷管段半柔壁可调收缩块与喉块搭接处的密封性，对保证整个半柔壁成形的精度具有决定性的作用。

目前，国内外已有的针对风洞喷管段半柔壁可调收缩块与喉块间的密封系统中，其中一种是依靠控制可调收缩块与喉块的位置来保证密封间隙小于等于 5mm，但此种方式存在较大误差；另一种是依靠控制接触力的方式，保证可调收缩块与喉块之间的力在合理的范围内，但这种方式需要额外的执行机构，使得费用较高，且由于接触力问题容易产生漏气，不利于密封。以上这两种方式均无法满足密封要求，所以，为了很好的解决这个问题，本发明提出了一种基于末端检测的体系，即基于连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块之间的自适应弹性密封系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于连续式跨声速风洞喷管段的半柔壁可调收缩块与喉块之间的密封系统，以特别适用于半柔壁喷管。半柔壁喷管是一个由多个刚体和柔性体组成的复杂多体系统，并受气动压力、不平衡扭矩以及自身重力等多种载荷作用，其中喉块的运动控制在型面调节中占重要的地位，可调收缩块与喉块之间的协同控制是设计的基本原则，所以在半柔壁喷管中就出现了可调收缩块与喉块的搭接密封问题，其直接影响流场品质。若两个平面过渡不光滑，会严重影响风洞内流场的质量，从而出现涡流、扰流。