專利名稱：一種激波風(fēng)洞爆轟雙驅(qū)動(dòng)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸氣式高速飛行器實(shí)驗(yàn)研究的一項(xiàng)技術(shù)，特別涉及用于高超聲速飛行器地面模擬設(shè)備的激波風(fēng)洞爆轟驅(qū)動(dòng)方法和裝置。
背景技術(shù)：
高超聲速飛行器研制過程中，需要大量的地面模擬實(shí)驗(yàn)，以獲取飛行器氣動(dòng)力和推進(jìn)性能數(shù)據(jù)。脈沖型激波風(fēng)洞是一種有效的模擬高超聲速飛行流動(dòng)的地面試驗(yàn)設(shè)備，在相關(guān)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞利用可燃?xì)怏w的爆轟形成的高溫高壓氣體來做功，形成高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)激波來驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞被驅(qū)動(dòng)段試驗(yàn)氣體達(dá)到足夠總焓條件的高超聲速模擬來流。爆轟驅(qū)動(dòng)激波管是由Bird在1957年首先提出的。中國科學(xué)院力學(xué)研究所的俞鴻儒先生在1981年建造了一個(gè)13. : 長的爆轟驅(qū)動(dòng)激波管，1983年投入使用。中國科學(xué)院力學(xué)研究所于1994年研制了 JF-10爆轟驅(qū)動(dòng)高焓激波風(fēng)洞參見俞鴻儒、趙偉、袁生學(xué)的氫氧爆轟驅(qū)動(dòng)激波風(fēng)洞的性能-氣動(dòng)試驗(yàn)與測量控制，1993，7 C3) :38-42。在俞鴻儒先生的幫助下Gronig等人于1993年在德國亞琛工業(yè)大學(xué)建造了應(yīng)用反向爆轟驅(qū)動(dòng)的高焓激波風(fēng)洞(TH2-D)。1994年，NASA修改原來的自由活塞驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，在GASL建成建設(shè)了正向爆轟驅(qū)動(dòng)高焓激波風(fēng)洞(HYPULSE)，該風(fēng)洞同時(shí)可以工作于反射激波風(fēng)洞模式和膨脹管模式參見 Chue RSM, Tsai C-Y, Bakos RJ, Erdos JI, Rogers RC(2002)NASA' s HYPULSE Facility at GASL-A Dual Mode, Dual Driver Reflected-Shock/Expansion Tunnel.In Lu F,Marren D(eds),Advanced Hypersonic Test Facilities,Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 1 98, AIAA, Chapter 3,pp29_7 1。上述采用的正向爆轟驅(qū)動(dòng)能量大，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，但流動(dòng)品質(zhì)受到爆轟波后泰勒稀疏波的影響，且對驅(qū)動(dòng)段與被驅(qū)動(dòng)段之間的膜片破壞作用較大，影響風(fēng)洞試驗(yàn)的可靠性；而反向爆轟驅(qū)動(dòng)流動(dòng)品質(zhì)良好，膜片破裂好，但驅(qū)動(dòng)能力弱于正向爆轟驅(qū)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激波風(fēng)洞爆轟雙驅(qū)動(dòng)方法和裝置，能夠很好地將正向爆轟和反向爆轟組合，既可以提高激波風(fēng)洞驅(qū)動(dòng)能力，又可以提高破膜可靠性，從而改善風(fēng)洞流動(dòng)品質(zhì)。本發(fā)明的一種激波風(fēng)洞爆轟雙驅(qū)動(dòng)方法包括1)在激波風(fēng)洞爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近卸爆段的一端設(shè)置正向爆轟點(diǎn)火裝置，在爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近被驅(qū)動(dòng)段的一端設(shè)置反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置；2)通過正向爆轟點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，形成正向驅(qū)動(dòng)爆轟波；3)當(dāng)正向爆轟波沿爆轟驅(qū)動(dòng)段傳播預(yù)定時(shí)間后，通過反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，形成反向驅(qū)動(dòng)爆轟波；4)反向驅(qū)動(dòng)爆轟波將設(shè)置在被驅(qū)動(dòng)段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交后形成運(yùn)動(dòng)激波，該運(yùn)動(dòng)激波進(jìn)入被驅(qū)動(dòng)段，以對被驅(qū)動(dòng)段的試驗(yàn)氣體進(jìn)行壓縮。優(yōu)選地，所述正向爆轟波傳播至離所述膜片的距離X小于50cm時(shí)，通過所述反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火。本發(fā)明的一種激波風(fēng)洞爆轟雙驅(qū)裝置包括激波風(fēng)洞，該激波風(fēng)洞具爆轟驅(qū)動(dòng)段， 該爆轟驅(qū)動(dòng)段的一端設(shè)置有卸爆段，另一端設(shè)置有被驅(qū)動(dòng)段；在所述卸爆段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間設(shè)有第一膜片，在所述被驅(qū)動(dòng)段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間設(shè)有第二膜片；在所述爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近所述卸爆段的一段設(shè)置有正向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置，在所述爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近所述被驅(qū)動(dòng)段的一段設(shè)置有反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置；在所述正向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置和反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置之間連接有可控延時(shí)觸發(fā)裝置。本發(fā)明通過正向爆轟驅(qū)動(dòng)結(jié)合延時(shí)的反向爆轟驅(qū)動(dòng)，通過反向爆轟驅(qū)動(dòng)波將設(shè)置在被驅(qū)動(dòng)段的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交后形成運(yùn)動(dòng)激波進(jìn)入到被驅(qū)動(dòng)段， 由于膜片由反向爆轟形成的高壓所撕裂，該高壓低于正向爆轟形成的高壓，膜片撕裂更為規(guī)則，不易形成膜片碎片，從而使形成的氣流流動(dòng)受干擾作用小，因此在保證較高的驅(qū)動(dòng)能力的同時(shí)，也提高了被驅(qū)動(dòng)氣體的流動(dòng)品質(zhì)。


以下基于下面附圖中的非限制性實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。圖1是本發(fā)明爆轟雙驅(qū)動(dòng)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。1卸爆段，2第一膜片，3爆轟驅(qū)動(dòng)段，4第二膜片，5被驅(qū)動(dòng)段，6正向驅(qū)動(dòng)爆轟點(diǎn)火裝置，7第一信號線，8可控延時(shí)觸發(fā)器，9第二信號線，10反向驅(qū)動(dòng)爆轟點(diǎn)火裝置
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明爆轟雙驅(qū)動(dòng)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的爆轟雙驅(qū)動(dòng)的裝置包括激波風(fēng)洞100，該激波風(fēng)洞100具有爆轟驅(qū)動(dòng)段3，爆轟驅(qū)動(dòng)段3的一端設(shè)置卸爆段1，另一端設(shè)置有被驅(qū)動(dòng)段5，卸爆段1和爆轟驅(qū)動(dòng)段3之間設(shè)置有第一膜片2，被驅(qū)動(dòng)段5和爆轟驅(qū)動(dòng)段3之間設(shè)置有第二膜片4。 在爆轟驅(qū)動(dòng)段3的靠近卸爆段1的一端設(shè)置有正向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置6，在爆轟驅(qū)動(dòng)段3的靠近被驅(qū)動(dòng)段5的一端設(shè)置有反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置10。在正向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置6和反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置10之間連接有可控延時(shí)觸發(fā)器8，正向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置6通過第一信號線7與可控延時(shí)觸發(fā)器8連接，反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置10通過第二信號線9與可控延時(shí)觸發(fā)器8連接。使用時(shí)，先通過正向爆轟點(diǎn)火裝置6進(jìn)行點(diǎn)火，形成正向驅(qū)動(dòng)爆轟波；當(dāng)正向爆轟波沿爆轟驅(qū)動(dòng)段3傳播預(yù)定時(shí)間后，最好是靠近第二膜片4時(shí)，再通過反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置10進(jìn)行點(diǎn)火，形成反向驅(qū)動(dòng)爆轟波；此時(shí)，反向驅(qū)動(dòng)爆轟波將第二膜片4撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交后形成運(yùn)動(dòng)激波，該運(yùn)動(dòng)激波進(jìn)入被驅(qū)動(dòng)段5，從而對被驅(qū)動(dòng)段5的試驗(yàn)氣體進(jìn)行壓縮。延時(shí)控制由可控延時(shí)觸發(fā)器8來進(jìn)行。對于上述延時(shí)如對于100米長的爆轟驅(qū)動(dòng)段3，爆轟波的速度為觀00米/秒，則點(diǎn)火延時(shí)時(shí)間在30 35毫秒。延時(shí)設(shè)置最好是控制在正向爆轟波離第二膜片4的距離X小于50cm時(shí)觸發(fā)，這樣在反向爆轟形成的高壓使驅(qū)動(dòng)段與被驅(qū)動(dòng)段之間的膜片撕裂后，正向爆轟正好通過膜片區(qū)域進(jìn)入被驅(qū)動(dòng)段并對試驗(yàn)氣體進(jìn)行壓縮。 本發(fā)明由于采用延時(shí)雙驅(qū)動(dòng)方法，在正向爆轟即將到達(dá)第二膜片4位置時(shí)點(diǎn)燃反向的爆轟波，第二膜片4由反向爆轟形成的高壓所撕裂，該高壓低于正向爆轟形成的高壓， 第二膜片4撕裂更為規(guī)則，不易形成膜片碎片，形成的氣流流動(dòng)受干擾作用小。因此在保證較高的驅(qū)動(dòng)能力的同時(shí)，提高了被驅(qū)動(dòng)氣體的流動(dòng)品質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種激波風(fēng)洞爆轟雙驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括1)在激波風(fēng)洞爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近卸爆段的一端設(shè)置正向爆轟點(diǎn)火裝置，在爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近被驅(qū)動(dòng)段的一端設(shè)置反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置；2)通過正向爆轟點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，形成正向驅(qū)動(dòng)爆轟波；3)當(dāng)正向爆轟波沿爆轟驅(qū)動(dòng)段傳播預(yù)定時(shí)間后，通過反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，形成反向驅(qū)動(dòng)爆轟波；4)反向驅(qū)動(dòng)爆轟波將設(shè)置在被驅(qū)動(dòng)段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交后形成運(yùn)動(dòng)激波，該運(yùn)動(dòng)激波進(jìn)入被驅(qū)動(dòng)段，以對被驅(qū)動(dòng)段的試驗(yàn)氣體進(jìn)行壓縮。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述正向爆轟波傳播至離所述膜片的距離X 小于50cm時(shí)，通過所述反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火。
3.一種激波風(fēng)洞爆轟雙驅(qū)裝置，其特征在于，包括激波風(fēng)洞，該激波風(fēng)洞具爆轟驅(qū)動(dòng)段，該爆轟驅(qū)動(dòng)段的一端設(shè)置有卸爆段，另一端設(shè)置有被驅(qū)動(dòng)段；在所述卸爆段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間設(shè)有第一膜片，在所述被驅(qū)動(dòng)段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間設(shè)有第二膜片；在所述爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近所述卸爆段的一段設(shè)置有正向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置，在所述爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近所述被驅(qū)動(dòng)段的一段設(shè)置有反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置；在所述正向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置和反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置之間連接有可控延時(shí)觸發(fā)裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激波風(fēng)洞爆轟雙驅(qū)動(dòng)方法，包括1)在激波風(fēng)洞爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近卸爆段的一端設(shè)置正向爆轟點(diǎn)火裝置，在爆轟驅(qū)動(dòng)段的靠近被驅(qū)動(dòng)段的一端設(shè)置反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置；2)通過正向爆轟點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，形成正向驅(qū)動(dòng)爆轟波；3)當(dāng)正向爆轟波沿爆轟驅(qū)動(dòng)段傳播預(yù)定時(shí)間后，通過反向爆轟驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，形成反向驅(qū)動(dòng)爆轟波；4)反向驅(qū)動(dòng)爆轟波將設(shè)置在被驅(qū)動(dòng)段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間的膜片撕裂，正向爆轟波與反向爆轟波相交后形成運(yùn)動(dòng)激波。本發(fā)明通過反向爆轟驅(qū)動(dòng)波將設(shè)置在被驅(qū)動(dòng)段和爆轟驅(qū)動(dòng)段之間的膜片撕裂，膜片撕裂更為規(guī)則，不易形成膜片碎片，從而使形成的氣流流動(dòng)受干擾作用小，提高了被驅(qū)動(dòng)氣體的流動(dòng)品質(zhì)。
文檔編號G01M9/02GK102407947SQ20111023259
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者俞鴻儒, 姜宗林, 林建民, 趙偉, 陳宏 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所