[发明专利]一种用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法

说明书

本发明属于高速风洞试验技术领域，公开了一种用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法。该连续变速压控制方法通过调节超声速扩散段调节片第二节点实现第二喉道的面积改变，即通过动态调节超扩段第二节点位置的方式控制马赫数，将超扩段第二节点的位置调节加入风洞试验马赫数控制程序。本发明的用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法稳定、可靠、控制精度高、节省气源，在连续变速压开车方式下总压线性变化速率为0.5千帕/秒～2千帕/秒，马赫数控制精度在0.002范围内，能够用于亚跨声速颤振试验。

技术领域

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法。

背景技术

高速暂冲式风洞开展常规亚跨声速风洞试验时，通过主调压阀进行前室总压调节，进而实现试验段马赫数调节，试验过程中，前室总压与试验段驻室参考点静压比值保持常数。试验段马赫数控制精度一般在0.003。风洞超声速扩散段调节片位置是在试验吹风前调整到位的，在试验过程中并不参与流场调节，风洞超声速扩散段调节片的控制系统与风洞测控系统相对独立。在这种马赫数控制方法下，亚跨声速流场控制没有前室总压具体数值的要求，在试验中前室总压值是在一定范围内波动的，不能用于颤振试验。

高速暂冲式风洞开展亚跨声速颤振试验时，通常采用定马赫数阶梯变速压（前室总压）的开车方式，这种开车方式能够获得足够多的样本数据，方便后续试验数据处理。然而存在不足之处也显而易见，一方面高速暂冲式风洞的耗气量与时间成正比，吹风时间越长，耗气量越大，尤其是增速压试验，耗气量更是惊人；另一方面如果吹风时间过长，颤振试验模型即使不发生颤振也容易因疲劳而损坏，导致模型结构动力特性发生改变，得不到所需的颤振特性。

而采用连续变速压的试验方式，能够更加准确地模拟颤振现象的实际发生、发展过程。当前，继续发展一种用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法。

本发明的用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法，采用在确定的马赫数下连续增速压的开车方式，需解决两个关键技术问题，一是在变速压的过程中准确控制马赫数；二是连续变速压，实现前室总压线性变化。

根据一维管流连续方程，在亚、跨声速范围内，当风洞前室总压大于一定值，在超声速扩散段建立第二喉道后，试验段马赫数将由试验段横截面积与第二喉道横截面积之比决定。但是，在亚跨声速试验过程中，由于增压会引起流量变化，为了维持已建立的超声速扩散段的声速喉道条件，必须适当调整试验段横截面积与第二喉道横截面积之比，现实中最容易实现的就是试验过程中对第二喉道横截面积进行调整实现面积比的变化，调整方式包括堵块法、可调中心体法和栅指等。

本发明的用于亚跨声速颤振试验的连续变速压控制方法，其特点是，所述的连续变速压控制方法采用专用的控制系统；控制系统的计算机通过模拟量输出卡的模拟信号控制变频器Ⅰ，变频器Ⅰ驱动电机Ⅰ调节主调压阀，实现前室总压的闭环精确控制；计算机通过模拟量输出卡的模拟信号和数字量输出卡的数字信号同时控制变频器Ⅱ，变频器Ⅱ驱动电机Ⅱ调节超扩段第二节点；控制系统的计算机通过PXI数据采集获得前室总压P0，试验段静压Pct，计算试验段的马赫数Ma；

所述的连续变速压控制方法，具体包括以下步骤：

S10.亚跨声速颤振试验前，给定目标马赫数，给定超声速扩散段各节点的直径尺寸，超扩段第一节点~超扩段第四节点的直径尺寸分别减小到常规亚跨声速风洞超扩段的直径尺寸的78%、45%、63%、83%；

S20.亚跨声速颤振试验前，给定主调压阀的阀门开度，根据试验要求的前室总压P0，主调压阀的阀门开度增大至常规试验的主调压阀的阀门开度的P0/P_常规倍，避免在高速暂冲式风洞启动时，试验段马赫数超出或远离给定目标马赫数；

S30.确定超扩段第二节点的调节时间点；