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航空工业1 m量级高超声速风洞设计与建设进展

高亮杰 辛亚楠 袁野 李强 钱战森

高亮杰,辛亚楠,袁野,等. 航空工业1 m量级高超声速风洞设计与建设进展[J]. 实验流体力学,2022,36(1):44-51 doi: 10.11729/syltlx20210105
引用本文: 高亮杰,辛亚楠,袁野,等. 航空工业1 m量级高超声速风洞设计与建设进展[J]. 实验流体力学,2022,36(1):44-51 doi: 10.11729/syltlx20210105
GAO L J,XIN Y N,YUAN Y,et al. Design and construction progress of AVIC Φ1.0 m hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(1):44-51. doi: 10.11729/syltlx20210105
Citation: GAO L J,XIN Y N,YUAN Y,et al. Design and construction progress of AVIC Φ1.0 m hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(1):44-51. doi: 10.11729/syltlx20210105

航空工业1 m量级高超声速风洞设计与建设进展

doi: 10.11729/syltlx20210105
详细信息
    作者简介:

    高亮杰:(1987—),男,安徽铜陵人,硕士,高级工程师。研究方向:实验空气动力学。通信地址:辽宁省沈阳市皇姑区阳山路1号中国航空工业空气动力研究院(110034)。E-mail:gaolj002@avic.com

    通讯作者:

    E-mail:qianzs@avic.com

  • 中图分类号: V211.3

Design and construction progress of AVIC Φ1.0 m hypersonic wind tunnel

  • 摘要: 航空工业1 m量级高超声速风洞(FL-64)是国内最新建设的一座暂冲自由射流式大口径常规高超声速风洞,采用吹引式运行方式,同时考虑到低动压试验需要,另建有真空抽气系统。详细介绍了FL-64风洞的总体性能指标、关键部段设计、流场校测和标模试验结果。风洞性能指标如下:模拟马赫数范围4.0~8.0;总压范围0.1~8.0 MPa;总温范围300~900 K;单位雷诺数范围3.3×106~4.6×107 m–1;有效运行时间不小于30 s。FL-64风洞与航空工业亚跨超三声速风洞(FL-60)可形成高低马赫数搭配,涵盖马赫数0.3~8.0的宽速域高超声速飞行器试验需求,特别是马赫数4.0的总焓模拟能力可与真实飞行条件匹配,为我国高马赫数飞行器研制提供有效的气动试验平台。
  • 图  1  FL-64风洞总体布局轮廓图

    1. 加热器 2. 高温高压截止阀 3. 稳定段 4. 喷管 5. 试验段 6. 真空支路 7. 两级引射系统 8. 消音塔

    Figure  1.  General layout of FL-64 wind tunnel

    图  2  FL-64风洞模拟能力

    Figure  2.  FL-64 wind tunnel simulation capability

    图  3  两级调压系统二级阀的特性曲线

    Figure  3.  Characteristic curve of secondary pressure regulating valves

    图  4  蓄热式加热器示意图

    Figure  4.  Structural diagram of storage-type heater

    图  5  Ma=6.0喷管数值结果

    Figure  5.  Ma=6.0 nozzle numerical results

    图  6  Ma=6.0引射器对称面压力和马赫数云图

    Figure  6.  Ma=6.0 Pressure and Mach number contour of ejector symmetry plane

    图  7  一字总压耙风洞安装图

    Figure  7.  Schematic diagram of total pressure probe structure

    图  8  Ma=5.0喷管出口不同截面马赫数分布

    Figure  8.  Mach number distribution of different sections at Ma=5.0 nozzle outlet

    图  9  Ma=5.0喷管出口均匀区范围

    Figure  9.  Ma=5.0 nozzle outlet uniform area

    图  10  AGARD B 模型

    Figure  10.  AGARD B model

    图  11  Ma=6.0试验纹影图

    Figure  11.  Ma=6.0 test schlieren diagram

    图  12  标模重复性试验数据对比曲线

    Figure  12.  Comparison curve of repeatability test data

    图  13  标模试验数据准确度对比验证曲线

    Figure  13.  Comparison and verification curve of accuracy of test data

    表  1  世界主要1 m量级常规高超声速气动力风洞

    Table  1.   The 1 m conventional hypersonic aerodynamic wind tunnel in the world

    风洞所属
    机构
    尺寸Ma
    总压
    /MPa
    总温
    /K
    加热
    形式
    Tunnel A AEDC 1.00 m ×1.00 m 1.5~5.5
    Tunnel B AEDC Φ1.27 m 6.0,8.0 0.140~5.800 388~750 电加热
    Tunnel C AEDC Φ1.27 m 10.0,12.0 0.400~13.600 916~1250 电加热
    Tunnel 9 AEDC Φ1.50 m 7.0,10.0~16.0 19.200 2028
    T-116 TsAGI 1.00 m ×1.00 m 1.8~10.0 1075 电加热
    Φ1.27 m JAXA Φ1.27 m 10.0 1.000~10.000 600~1200 卵石床
    S4MA ONERA Φ1.00 m(0.67 m) 6.0,10.0,12.0 0.300~4.100 500~1843 卵石床
    FD-20A CARDC Φ1.00 m 4.0~10.0 上限约12.000 上限约1100 电蓄热
    FD-16 CAAA Φ1.20 m 5.0~10.0 0.074~10.000 350~1068 燃烧蓄热
    FL-64 AVIC ARI Φ1.00 m 4.0~8.0 0.100~8.000 300~900 电蓄热
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    表  2  FL-64风洞Ma=5.0流场校测结果

    Table  2.   Flow field calibration results of Ma=5.0

    x/mm50195340485630所有截面
    的平均值
    $\overline {Ma} $ 5.047 5.055 5.048 5.051 5.048 5.050
    $|\Delta M{a_{{\infty _{\max }}}}| $ 0.038 0.026 0.029 0.029 0.029 0.030
    ${\sigma _{M{a_\infty }}} $ 0.0095 0.0087 0.0111 0.0107 0.0115 0.0103
    $\dfrac{ {|\Delta M{a_{ {\infty _{\max } } } }|} }{ {M{a_\infty } } }$ 0.81% 0.52% 0.59% 0.58% 0.57% 0.61%
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    表  3  FL-64风洞Ma=6.0流场校测结果

    Table  3.   Flow field calibration results of Ma=6.0

    x/mm50195340485630所有截面
    的平均值
    $\overline {Ma} $ 6.035 6.031 6.035 6.039 6.036 6.036
    $ |\Delta M{a_{ {\infty _{\max } } } }| $ 0.059 0.032 0.030 0.034 0.037 0.039
    ${\sigma _{M{a_\infty } } } $ 0.0132 0.0105 0.0113 0.0134 0.0116 0.0120
    $\dfrac{ {|\Delta M{a_{ {\infty _{\max } } } }|} }{ {M{a_\infty } } } $ 0.98% 0.53% 0.50% 0.57% 0.62% 0.64%
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-24
  • 修回日期:  2021-09-30
  • 录用日期:  2021-10-19
  • 刊出日期:  2022-03-17

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    2021年8月13日