高超声速风洞的制作方法

本技术涉及风洞，更具体地，涉及一种具有余热实施例用装置的高超声速风洞。

背景技术：

1、高超声速飞行器是当今国际研究的热点领域。该类飞行器的研制需要两类重要的高超声速风洞，一是常规高超声速风洞，另一是高温燃气流风洞。常规高超声速风洞是以纯净空气为工作介质和以对流方式加热的高超声速风洞；高温燃气流风洞是高超声速飞行器研制必备的试验设备。

2、随着高超声速飞行器的不断发展，近30年来，高超声速风洞一直处于改造和建设之中，设备的规模越来越大。以风洞喷管的出口尺寸计，高超声速风洞从最初的200～300mm量级，发展到目前的2400～3000mm量级。但是，随着风洞尺寸的增加，风洞运行所耗费的能源迅速增加。以常规高超声速风洞在马赫数5至8时所需的加热功率为例，不同尺寸的风洞所需加热功率为：500～700mm量级，所需加热功率约6～8兆瓦；2400～3000mm量级，所需加热功率约250～320兆瓦。由于高温燃气流风洞的工作介质温度通常在1000k到2000k之间，远高于常规高超声速风洞。在马赫数相同条件下，该类风洞所需的加热功率是常规高超声速风洞的3至4倍。

3、目前，国内外的高超声速风洞设计中均未考虑气流余热的利用。对于采用蓄热式加热的常规高超声速风洞，王铁进等在2016年发表的关于未来大型常规高超声速风洞的方案研究中，对于2400～3000mm量级的风洞，提出了一种余热实时利用的方法，如图1所示。

4、如何在满足高超声速飞行器试验对风洞尺寸要求的条件下，节省风洞运行时的能量消耗，已成为该类风洞设计技术发展必须考虑的重要问题。

5、公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、大型高超声速风洞的特点是运行时间短，通常几分钟到几十分钟不等，但是运行时瞬态流量大，耗能高，本专利结合运行时气流余热利用方法和高超声速风洞的布局特点，提出了一套即适合大型常规高超声速风洞又适合大型高温燃气流风洞的实时余热利用的新方法。本专利根据高超声速风洞的特点，提出了一种高超声速风洞气流余热利用的方法。

2、本实用新型提供了一种高超声速风洞，包括：

3、风洞本体；

4、余热实施利用装置，设置在风洞本体后的风洞主管路上，位于引射系统之前。

5、具体地，所述余热实施利用装置包括换热器，设置在风洞本体后的风洞主管路上，风洞余热气流经过风洞主管路进入所述换热器，作为换热器的加热气流。

6、具体地，还包括中压气源，用于为引射系统提供引射气流。

7、具体地，所述中压气源与所述换热器之间通过管道连接，中压气源提供的常温中压的引射气流在换热器中被加热。

8、具体地，所述连接换热器和引射系统之间设置有管道，换热器中加热后的引射气流被引入所述引射系统中。

9、具体地，还包括高压气源，用于为风洞提供风洞气流。

10、具体地，还包括加热器，所述风洞气流经过管道进入加热器，加热后获得高温高压气流送入风洞本体。

11、具体地，风洞余热气流经过所述换热器换热后，通过风洞主管路进入引射系统，被引射系统增压后排入大气。

12、具体地，还包括中压气源阀门，设置在所述中压气源与所述换热器之间的管道上。

13、具体地，还包括高压气源阀门，设置在所述高压气源与所述加热器之间的管道上。

14、本实用新型的有益效果在于：对高超声速风洞设备的改动最小，不影响原设备的性能；实现了高超声风洞气流余热的实时利用，提升了风洞的能力；相同的高超声速风洞模拟能力下，该方法降低了建设和运行成本。

15、本实用新型的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。

技术特征：

1.一种高超声速风洞，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高超声速风洞，其特征在于，还包括中压气源，用于为引射系统提供引射气流。

3.根据权利要求2所述的高超声速风洞，其特征在于，所述中压气源与所述换热器之间通过管道连接，中压气源提供的常温中压的引射气流在换热器中被加热。

4.根据权利要求3所述的高超声速风洞，其特征在于，连接所述换热器和引射系统之间设置有管道，换热器中加热后的引射气流被引入所述引射系统中。

5.根据权利要求1所述的高超声速风洞，其特征在于，还包括高压气源，用于为风洞提供风洞气流。

6.根据权利要求5所述的高超声速风洞，其特征在于，还包括加热器，所述风洞气流经过管道进入加热器，加热后获得高温高压气流送入风洞本体。

7.根据权利要求1所述的高超声速风洞，其特征在于，风洞余热气流经过所述换热器换热后，通过风洞主管路进入引射系统，被引射系统增压后排入大气。

8.根据权利要求2所述的高超声速风洞，其特征在于，还包括中压气源阀门，设置在所述中压气源与所述换热器之间的管道上。

9.根据权利要求6所述的高超声速风洞，其特征在于，还包括高压气源阀门，设置在所述高压气源与所述加热器之间的管道上。

技术总结
本技术公开了一种高超声速风洞，包括风洞本体；余热实施利用装置，设置在风洞主管路上，位于引射系统之前。余热实施利用装置包括换热器，设置在风洞本体后的风洞主管路上，风洞余热气流经过风洞主管路进入所述换热器，作为换热器的加热气流。中压气源提供的常温中压气流在换热器中加热，然后用管道和法兰连接换热器和引射系统，将在换热器中加热后的引射气流引入所述引射系统中。本技术对高超声速风洞设备的改动最小，不影响原设备的性能；实现了高超声风洞气流余热的实时利用，提升了风洞的能力；相同的高超声速风洞模拟能力下，该方法降低了建设和运行成本。

技术研发人员：王铁进,王洪波,刘文滨,孙涛
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：20221228
技术公布日：2024/1/13