[发明专利]一种高超声速高温风洞气动布局方法

说明书

本发明属于大型风洞设备建设领域，公开了一种高超声速高温风洞气动布局方法。高超声速高温风洞气动布局方法包括进行气动系统设计；进行气动布局设计；进行分系统气动布局设计。本发明的高超声速高温风洞气动布局方法能够实现氮气系统、异丁烷系统、液氧系统、空气系统的气动布局。气动布局集成度高、实用性强，各分系统完全独立，安全性高、维护性好。

技术领域

本发明属于大型风洞设备建设领域，具体涉及一种高超声速高温风洞气动布局方法。

背景技术

高超声速风洞是空气动力领域的重要基础设施设备，主要用于开展马赫数大于5的高超声速气动试验，高超声速高温风洞在高超声速风洞基础上增加了温度模拟能力，高超声速高温风洞的马赫数和温度综合模拟能力更接近真实飞行条件。

受制于发展过程等历史原因，气动布局未能考虑长远发展需求，许多高超声速高温风洞设备最初规划预留的空间不足，在不断增加分系统、提升设备能力的过程中，产生了气动布局拥挤，具体体现为：

1.整体气动布局不合理，导致试验能力受限、运行安全存在隐患、维护费用高昂等问题；

2.引射方案所需的配套设备复杂、长时间运行能力不足、噪声影响较大。

当前，亟需发展一种考虑多种需求、提升综合试验能力的高超声速高温风洞气动布局方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高超声速高温风洞气动布局方法，为高超声速高温风洞建设提供气动布局技术方案。

本发明的高超声速高温风洞气动布局方法，包括以下步骤：

S10.进行气动系统设计；

根据高超声速高温风洞试验需求，确定高超声速高温风洞满足两种试验要求，一种是试验时间30秒以内的气动试验，另一种是试验时间30秒以上的热考核试验和发动机试验；同时，确定高超声速高温风洞的氧化剂为空气和氧气的混合气体，燃料为异丁烷，空气为高压空气，氧气为液态氧，异丁烷为液态异丁烷，利用氮气为液氧和液态异丁烷增压；

S20.进行气动布局设计；

气动布局包括通过管道和阀门从前至后顺序连接的空氧混合装置、燃烧加热装置、试验舱、扩压器和真空球罐；空氧混合装置的入口并联液氧系统和空气系统；燃烧加热装置的进气口分别连接异丁烷系统和氮气系统；真空球罐出口分成两路，一路连接预抽真空系统，另一路顺序连接冷凝装置和真空泵组；同时，氮气系统还分别连接液氧系统和异丁烷系统，为液氧和液态异丁烷增压；

S30.进行分系统气动布局设计；

S31.氮气系统气动布局设计；

氮气系统采用高压、中压、低压气动布局方案，包括通过管道和阀门从前至后顺序连接的液氮储罐、液氮汽化器及泵组、高压氮气储罐组、第一减压装置及配套阀门组、中压氮气储罐组、第二减压装置及配套阀门组和低压氮气储罐组；

液氮储罐和液氮汽化器及泵组将液氮气化为氮气，为高压氮气储罐组增压，高压氮气储罐组的工作压力不低于30MPa；第一减压装置及配套阀门组将高压氮气储罐组中的高压氮气减压为中压氮气，并输入至中压氮气储罐组，同时隔绝高压氮气储罐组和中压氮气储罐组，中压氮气储罐组的工作压力不低于10MPa；第二减压装置及配套阀门组将中压氮气储罐组中的中压氮气减压为低压氮气并输入至低压氮气储罐组，同时隔绝中压氮气储罐组和低压氮气储罐组，低压氮气储罐组的工作压力不低于1MPa；

高压氮气储罐组分别为液氧系统和异丁烷系统提供增压氮气，中压氮气储罐组提供阀门控制气和消防氮气，低压氮气储罐组提供临时气源；

S32.异丁烷系统气动布局设计；