[发明专利]一种用于高超声速风洞通气模型头罩分离动态试验的装置

说明书

一种用于高超声速风洞通气模型头罩分离动态试验的装置，蚌式头罩由紧固与释放机构固连在试件上，试件通过动态测力系统与风洞攻角机构连接，试件的内套与外壳构成进气道；紧固与释放机构包括康铜丝、熔断器、前支架和后支架；前支架和后支架支撑熔断器，康铜丝将蚌式头罩紧固在试件上；动态测力系统包括压紧垫圈、隔热垫圈、隔热锥套、中轴、支杆和天平；天平通过支杆和中轴与风洞攻角机构连接，天平前端通过隔热锥套、隔热垫圈和压紧垫圈与试件连接在一起，而天平线和熔断器电源线则穿支杆和中轴内孔通往测控间。本发明大大降低了对试件动态气动力测量的影响；而且增加了试件尺寸，方便进行通气模型设计。同时可以进行实时的动态气动力测量。

技术领域

本发明涉及一种用于高超声速风洞通气模型头罩分离动态试验的装置，属于高超声速多体分离技术领域。

背景技术

高超声速风洞通气模型蚌式头罩分离动态试验要求试验机构具有六个特点：1、能将试件安装在风洞的攻角机构上，可实现一定范围攻角或侧滑角变化；2、获得蚌式头罩的动态分离过程，并且能够安全分离和不回碰试件；3、在蚌式头罩动态分离过程中，实时测量试件的动态气动力变化；4、在试验条件下，减小紧固与释放机构对试件动态气动力测量的影响；5、在相同试验条件下，尽量采用大尺寸试验试件；6、试件要求是通气模型。

早期国内的高超声速风洞蚌式头罩分离动态试验装置研究方面存在空白。原因是以往的我国各种航天飞行器蚌式头罩(整流罩)分离往往是在高空，高度大于50Km，动压小，气动力可以基本不用考虑。而对于目前高超声通气模型蚌式头罩分离技术要求，相应的研究才刚刚起步。

目前用于高速风洞蚌式头罩分离动态试验装置，是采用一个发射筒，发射筒后内置一个单向气缸，发射筒通过支杆和风洞支撑系统连接；试件通过多个卡瓣安装在发射筒内，试验时将试件发射到风洞均匀流场中，蚌式头罩分离采用割断方式，即由钢丝拉断紧固锰钢丝。这种装置的缺点是，割断方式的解锁机构对飞行器运动扰动大；由于试件要安装到发射筒中，试件尺寸很小，更无法设计通气模型；并且无法提供实时试件的动态气动力测量要求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种用于高超声速风洞通气模型头罩分离动态试验的装置。

本发明的技术解决方案：

一种用于高超声速风洞通气模型头罩分离动态试验的装置，包括试件、紧固与释放机构、动态测力系统和蚌式头罩；

试件包括头锥、内套和外壳，头锥和外壳连接，内套位于外壳内，内套与外壳构成试件的进气道；蚌式头罩由紧固与释放机构固连在试件的头锥上，试件通过动态测力系统与风洞攻角机构连接；

所述动态测力系统包括中轴、支杆和天平；天平通过支杆和中轴前端连接，中轴后端与风洞攻角机构连接，支杆、天平以及中轴前端的上述连接结构插入试件的内套中，天平前端通过螺栓与试件头锥连接在一起；

所述紧固与释放机构包括前支架、熔断器、后支架和康铜丝；前支架、熔断器、后支架均位于试件头锥中，由前支架和后支架支撑熔断器，蚌式头罩通过康铜丝紧固在试件头锥上；

天平线和熔断器电源线穿过支杆和中轴内孔通往测控间。

天平前端与试件头锥的螺栓连接处依次设置有隔热锥套、隔热垫圈和压紧垫圈。

所述蚌式头罩和试件到达预定攻角与侧滑角后，通过熔断器熔断康铜丝，释放蚌式头罩，由天平实时测量蚌式头罩分离过程的试件上的动态气动力。

所述熔断器为低压熔断器，其电压小于38伏。

试件头锥、内套和外壳材料均为30CrMnSiA。

试件外表面喷防反光漆。

蚌式头罩上开有安装观察窗，用于安装内部各部件，安装完成后通过头盖密封所述安装观察窗。