某连续式超声速风洞控制系统设计研究

某连续式超声速风洞作为国内首座连续式超声速风洞,马赫数和总压是该风洞最重要的2个流场参数,如何实现总压和马赫数的精确控制和快速稳定调节,是风洞控制系统设计建设过程中需要重点研究的内容。通过分析某风洞流场参数控制原理以及各调节手段的耦合关系,搭建连续式超声速风洞控制系统架构,并给出各关键技术问题的解决措施;通过分段变参数模糊PI控制算法进行总压精确控制,设计了风洞运行控制流程,采用风洞吹风试验进行验证。结果表明总压精度优于0.05%,马赫数精度优于0.000 3,均大幅优于设计指标,证明提出的设计思路是有效的,可为连续式超声速风洞的设计调试提供参考。     

连续式跨声速风洞中带真实舵机的舵面颤振试验

颤振风洞试验是研究飞行器跨声速颤振特性的重要方法和手段,相比暂冲式风洞,连续式跨声速风洞的长时间运行能力和负压运行能力等优势非常适合开展颤振试验研究。重点突破连续式跨声速风洞颤振安全防护技术以及振动信号处理和分析技术,结合安全防护控制软件、防喘阀快速降速压和防护格栅网等手段,能够对模型和风洞起到良好的保护作用,利用谱峰值倒数外插能够在试验过程中获得较为可靠的颤振边界,为试验安全性起到良好的支撑作用。针对根部固支和舵机支撑(包括机械舵机和真实舵机)2种边界条件,利用定马赫数阶梯变速压和连续变速压2种方式开展了舵面颤振试验。结果表明：阶梯变速压和连续变速压2种方式得到的颤振边界非常接近,颤振速压差别不超过5%;真实舵机的作用对舵面颤振特性的影响很难通过数值计算方法获得,风洞试验是研究该问题的重要手段,试验结果表明反馈作用可以提高颤振速压,对所提舵面模型颤振速压提高约10%。     

连续式跨声速风洞气流湍流度计算及阻尼网设置分析

气流湍流特性是衡量风洞流场水平的一个重要指标，也是影响模型动态测量数据精准性的关键参数。针对0.6 m连续式跨声速风洞，依托2种计算方法搭建了连续式风洞整流装置湍流计算模型，给出了2种方法的湍流度计算结果，并与实际测试结果进行了比较。分析发现，2种方法获得的气流湍流衰减变化趋势基本一致，湍流度衰减主要集中在前3层阻尼网，衰减约65%;方法一较实测最大值偏大约21%,方法二与实测最小值更为接近，虽然2种方法所得结果与实测值绝对值稍有偏差，但趋势及结果量级一致，因此可有效用于风洞整流装置优化设计。     

我国自主设计的新型连续式跨声速风洞开工建设

我国自主设计的0．6米×0．6米新型连续式跨声速风洞在中国空气动力研究与发展中心破土动工。这标志着我国风洞家族又将注入“新鲜血液”,空气动力试验研究能力将实现新的跃升。     

基于样条曲线描述的超声速喷管型面优化设计

以试验段流场指标为目标,对0.6 m连续式跨声速风洞喷管型面进行优化设计。将试验段实际轴向马赫数与设计值的均方根误差作为优化目标,提出优化问题并利用试验结果验证了CFD计算。采用三次样条曲线描述喷管型面,并搜寻到最佳插值点分布方案以提高拟合精度;构建基于高斯过程模型的重启优化算法改善梯度算法全局特性的同时减少了气动评估的次数,提高了计算效率。计算结果表明,该优化设计的方法,能够以较小的代价得到流场品质较优和马赫数准度较高的超声速喷管型面曲线,模型区马赫数均方根偏差最优结果可达0.001。     

吸气式高超声速技术研究进展

系统总结了中国空气动力研究与发展中心在吸气式高超声速技术研究方面取得的主要进展,包括：试验设备、超燃冲压发动机、数值模拟以及机体／推进一体化飞行器。CARDC经过十多年的努力,建成和改造了三种类型的高焓设备：脉冲式燃烧加热风洞、连续式燃烧加热风洞和电弧风洞。开展了多种尺度的超燃冲压发动机的直连式和自由射流式试验,获得了发动机的基本性能及其随油气比、喷孔位置等的变化规律。通过连续式和脉冲式风洞试验结果对比,表明工作时间大于100ms的脉冲式燃烧设备是开展发动机基本性能研究的经济、高效试验手段。成功研制了三维大规模并行数值模拟软件平台AHL3D并广泛应用于发动机研究。在伽．6m风洞中,完成了1．5m带动力飞行器试验,获得了发动机工作和不工作状态下的飞行器推阻及升力特性。同时提出了地面试验、CFD和飞行试验三者综合研究分析的重要性。     

连续式跨声速风洞回路吸声降噪技术试验研究

风洞试验段噪声(气流压力脉动)是评价风洞流场的重要指标之一,对高品质流场要求的大型风洞设计提出了严峻挑战。通过中国空气动力研究与发展中心(CARDC)0.6 m连续式跨声速风洞沿程回路噪声测试,分析得到风洞主要噪声源为:风洞压缩机、高速扩散段(含二喉道段)、试验段本身(含模型支架段)。其中,来自试验段上游的压缩机噪声必须通过沿程回路吸声降噪措施进行隔离。提出了压缩机尾罩段洞壁和整流罩尾椎采用微穿孔板,风洞第四拐角段导流片填充复合吸声材料2种降噪方案,均取得了良好的降噪效果。最终通过试验段自身通气壁壁板参数优化等主动降噪方案,并采用风洞二喉道节流状态抑制试验段下游噪声前传的措施,实现风洞试验段压力脉动系数ΔC_p≤0.8%的噪声设计指标要求。     

跨声速风洞槽壁试验段流场品质提升措施研究

以CARDC 0.6 m连续式跨声速风洞为研究平台,开展了改善槽壁试验段流场品质的研究工作.风洞建成后的第一期调试,发现当试验段Ma＞1.0时,槽壁试验段模型区内轴向马赫数分布均匀性较差,均方根偏差σMa＞0.01.利用数值仿真计算辅助分析,确认低超声速时马赫数波动是由开槽数和开闭比选取不合适及喷管和试验段连接处曲率不...     

电液调节阀压力控制系统的研究

设计了以PIC16F877单片机为控制核心的电液调节阀稳压控制系统。提出了直驱式容积控制电液伺服系统的方案,控制器采用模糊自适应PID（proportion integration differentiation）控制算法,通过控制伺服电机的启（停）和正（反）转,改变调节阀的阀门开度,从而达到对被控流体的压力进行调节的目的。MABLAB仿真结果表明,采用模糊自适应PID时系统超调量为4.7%,调节时间为6.2 s,该系统具有较好的动态特性。     

处理机匣结构对某型跨声速轴流压气机畸变响应特性影响

基于机匣处理下的跨声速轴流压气机叶排实验特性，应用畸变传递的矩阵分析模型，对叶尖处理机匣结构容总压畸变特性进行了详细分析，初步建立了几种处理机匣结构对总压畸变及其沿轴流压气机叶排衰减特性影响规律。计算结果表明，处理机匣虽能有效提高了转子叶排抗总压畸变能力．但不同结构处理机匣下静子叶排抗畸变特性存在明显差异，这对设计合理的扩大轴流压气机稳定裕度处理机匣结构尤为重要。