[发明专利]高超声速风洞实验舱

说明书

技术领域

本发明涉及风洞实验领域，特别地，涉及一种高超声速风洞实验舱。

背景技术

风洞实验是依据运动的相对原理，将实验模型或者实物固定在地面人工环境中，人为制造气流通过，以模拟空中各种飞行状态，获取实验数据。风洞实验广泛应用于导弹、高超声速飞行器、空天飞机的模型实验，是航空航天领域内非常重要的地面试验设备。高超声速风洞一般包括加热器、喷管、实验舱、扩压器、引射器（或真空罐）、气源系统、控制系统等，实验舱是实验模型的场所，是风洞的重要部件，要满足不同实验模型、实验任务的需要。

实验舱上游与喷管相连，下游与扩压器连接，风洞实验是将实验模型放置于实验舱中进行相应实验。实验舱需满足以下几个方面的基本要求：

1）、实验舱的气动性能好，空气动力学性能要求好，以确保高超声速风洞的启动性能和实验性能；

2）、实验舱具有足够的空间，以保证大尺寸的实验模型进入舱体后，余下的空间仍能满足实验雷诺数及几何模拟精确性的要求；

3）、气密性好，实验时实验舱内压力一般情况下接近真空，但出现特殊情况时也有正压力，不能出现气体泄漏现象，否则影响风洞气动和实验性能，因此，实验舱的气密性要好；

4）、结构和刚度高，由于试验过程中，不管是在真空条件或者正压条件下，为防止实验舱舱体受力变形，所选用舱体需要能承受相应气压的压力，而不能变形或者破坏；

5）、进出方便，风洞实验中，部分模型需要安装在实验舱内、或者需要进一步调整模型的姿态。此时，相关操作人员就需要进入实验舱内。因此，模型或者操作人员能否方便的进出实验舱也成为考验实验舱的一个重要指标；

6）、数据采集方便，不同实验条件下，实验舱需要满足测量、数据采集、流场显示的要求。

现有的风洞设备中的实验舱，其基本的原理图如图1所示，实验舱1的上游与喷管2连接，下游与扩压器3连接，实验模型4置于喷管2的出口并且位于实验舱1的中心位置。对于高超声速风洞实验舱的外形设计，一般有两种，即方形实验舱和圆形实验舱。方形实验舱和圆形实验舱各有优缺点，这两种类型的实验舱在风洞设备中均使用过，这里不再详细讨论。

为了满足实验模型及操作人员进出舱体的要求，传统的实验舱一般都在侧面上设有舱门，具体结构如图2及图3所示，包括实验舱舱体10、舱门20’、支撑件30等主要部分，舱门20’一般都开在实验舱舱体10的侧面，舱门20’的尺寸依据实验模型的大小而不同。当处理大尺寸的实验模型时，舱门20’的尺寸亦较大。实验舱的舱门20’质量都较大，从几十公斤到几百公斤，甚至数吨。

当大型的实验模型进行风洞实验时，由于实验模型的尺寸大、质量大，进出实验舱1将非常困难，且实验模型在实验舱1内部还需要安装、调整位置，同时实验人员、仪器设备、操作工具等均需要进出实验舱1，由于舱门20’的空间有限，实验舱1将非常不方便实验和操作，且操作人员的劳动强度大，实验效率低。

为了达到大型实验模型进出实验舱1的目的，现有技术只能通过加大实验舱舱体10和/或舱门20’的尺寸，无疑会增加了实验舱1的造价，且即使采取以上措施，由于实验舱1进出的空间有限，仍然不能解决大型实验模型进出实验舱1困难和操作不方便等问题，也不会减少操作人员的劳动强度，同时实验效率较低。

发明内容

本发明目的在于：提供一种高超声速风洞实验舱，该高超声速风洞实验舱的进出空间大，以解决现有的高超声速风洞实验舱的进出空间有限，高超声速风洞实验舱内大型实验模型安装及维护困难，实验效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高超声速风洞实验舱，包括实验舱舱体，实验舱舱体上开设有舱门，实验舱舱体沿纵向的截面为圆形，舱门为与实验舱舱体活动连接的圆弧形翻盖，当实验舱舱体处于闭合状态时圆弧形翻盖的圆弧截面的圆心在实验舱舱体沿轴向的中心线上。

进一步地，圆弧形翻盖的圆弧角度的角度范围为60°~210°。

进一步地，圆弧形翻盖固定连接有第一铰链件，实验舱舱体固定连接有第二铰链件，第一铰链件和第二铰链件经一共用的铰链轴铰链连接。

进一步地，实验舱舱体上用于容纳圆弧形翻盖的开口的外周设有一在圆弧形翻盖与实验舱舱体闭合时起到密封作用的密封结构。

进一步地，密封结构包括位于开口的外周的密封框架，密封框架在与圆弧形翻盖相向的侧面向内设有凹槽，在凹槽内设置有一充气密封件；当圆弧形翻盖闭合后，充气密封件内充满气体而膨胀，以与圆弧形翻盖紧密接触。

进一步地，充气密封件为圆形橡胶管。