雙喉道Ludwieg管風洞啟動過程及其有效運行時間延長

李創創, 李志遠, 張振輝, 吳 杰

(1. 華中科技大學航空航天學院, 湖北武漢 430074; 2. 中國空氣動力研究與發展中心, 四川綿陽 621000)

引 言

高超聲速飛行器由于其高速度、 強機動、 超遠程等特點, 是當今世界航空航天強國的研究熱點, 具有重要的軍事戰略意義及廣闊的民用應用前景[1]。高超聲速飛行器趨向于臨近空間發展, 在大氣層內飛行時間長, 所涉及的飛行環境、 速度以及氣體流動特性十分復雜, 給氣動研究帶來了巨大挑戰。通過近幾十年的研究, 研究人員在高超聲速流動領域積累了大量的理論基礎與經驗, 但是高超聲速空氣動力學仍存在諸多難點問題。雖然計算空氣動力學已成為飛行器精確、 高效設計的預測手段, 但在高超聲速流動領域由于流動機理十分復雜, 如高超聲速湍流建模、 高溫下多物理場耦合與非化學平衡狀態等, 數值方法不能完全刻畫其流場演化[2-5]。對于一些特殊的流動現象, 如層流、 湍流邊界層轉捩以及激波-邊界層相互作用機理[6,7], 目前還無普適的數值模型能夠進行預測, 因此需要通過地面氣動試驗與真實飛行試驗相互配合來研究, 以降低飛行器設計中的不確定性。雖然飛行試驗能夠獲得豐富且更真實的試驗數據, 但飛行試驗成本昂貴且測試手段也受到較大約束。同時常規超聲速及高超聲速風洞設備建設成本昂貴, 風洞的運行和操作也較為復雜, 提高了科研機構進行基礎研究的門檻[8,9]。隨著我國國防事業的發展, 飛行器設計的戰術技術指標要求不斷提高, 意味著對風洞試驗技術也有了更高的要求, 風洞試驗趨向于高精度、 低成本和精細化等方向發展[10]。……