變馬赫數噴管及風洞試驗裝置的制作方法

本發明涉及空氣動力學試驗裝置，尤其涉及一種變馬赫數噴管及風洞試驗裝置。

背景技術：

1、隨著超燃沖壓技術的出現，組合循環動力發動機的研究成為了當前飛行動力學的主要研究方向，該類設備的研發過程中，對大范圍連續變馬赫數技術有較大的需求，用于研究發動機“模態轉換”和邊界層轉悷等現象的研究。變馬赫技術在于連續改變噴管喉道和出口的面積比，當面積比發生連續變化時，馬赫數會隨之發生連續的變化。因此，能夠在試驗過程中連續精準的改變噴管的面積比的同時又能保證噴管出口流場品質成為了變馬赫噴管研究的重點。

2、目前，已經出現了馬赫數5以下的變馬赫技術，但是，每個噴管在作動距離過大時會導致流場品質的下降，因此單個噴管僅能在1～2個馬赫數范圍內進行改變，當變馬赫數范圍較大時，則采用多噴管組合連續變化的方式來實現；另外，高超聲速時的氣流來流溫度超過了高溫合金材料的耐溫極限，因此，變馬赫噴管的設計還需要考慮高超聲速高來流總溫對的噴管的影響。

技術實現思路

1、為解決現有技術中存在的至少以上技術問題，本發明提供了一種變馬赫數噴管及風洞試驗裝置。

2、本發明一方面提供一種變馬赫數噴管，包括兩塊側壁板和兩個移動結構；兩塊所述側壁板平行且間隔設置，兩個所述移動結構位于所述間隔內，兩個所述移動結構的相對面與所述側壁板的內表面圍成氣流通道；所述移動結構的兩側端分別與同側的所述側壁板的內表面貼合并密封連接，兩個所述移動結構以設定移動行程相互靠近或相互遠離，從而調節所述氣流通道的通道面積。

3、在一些實施例中，所述移動結構包括旋轉組件和平移組件；所述旋轉組件包括旋轉主體和第一驅動結構，所述旋轉主體的兩側端分別與所述側壁板的內表面貼合并密封連接，所述旋轉主體朝向所述平移組件的一側為第一流動內表面，所述旋轉主體遠離所述氣流通道一側與所述第一驅動結構連接，所述第一驅動結構用于驅動所述旋轉主體以設定位置為圓心轉動，以靠近或遠離所述平移組件。

4、在一些實施例中，所述平移組件包括平移主體和第二驅動結構，所述平移主體的兩側端分別與所述側壁板的內表面貼合并密封連接，所述平移主體朝向所述旋轉組件的一側為第二流動內表面，所述平移主體遠離所述氣流通道一側與所述第二驅動結構連接，所述第二驅動結構用于驅動所述平移主體沿垂直所述旋轉組件方向直線移動，以靠近或遠離所述旋轉組件。

5、在一些實施例中，還包括第一艙體，所述第一艙體設于所述側壁板和所述移動結構的前端；所述第一艙體包括第一艙體壁板和噴管流道，所述第一艙體壁板的一側與所述側壁板的前端固定連接、與所述移動結構的前端密封連接，所述第一艙體壁板的另一側與所述噴管流道連接，所述第一艙體壁板上設有流通孔，所述噴管流道、所述流通孔和所述氣流通道連通。

6、在一些實施例中，還包括第二艙體，所述第二艙體設于所述側壁板和所述移動結構的末端；所述第二艙體包括第二艙體壁板，所述第二艙體壁板上設有穿孔，所述側壁板、所述旋轉組件和所述平移組件的末端分別包括穿出端和抵接臺面，所述穿出端穿過所述穿孔，所述抵接臺面與所述第二艙體壁板的內表面抵接。

7、在一些實施例中，所述旋轉組件還包括轉動結構；所述轉動結構包括轉軸、第一支架和第二支架，所述轉軸分別與所述第一支架和所述第二支架轉動連接，并且所述第一支架與所述旋轉組件穿出端的頂部連接，所述第二支架與所述第二艙體壁板的外表面連接。

8、在一些實施例中，所述側壁板內、所述旋轉主體、所述平移主體和所述噴管流道內分別設置第一水冷結構；所述第一水冷結構用于降低所述側壁板內表面、所述第一流動內表面、所述第二流動內表面及所述噴管流道內表面的溫度。

9、在一些實施例中，所述旋轉主體和所述平移主體內分別設置第二水冷結構；所述第二水冷結構用于降低所述旋轉主體、所述平移主體與所述側壁板貼合一側的溫度。

10、在一些實施例中，所述第一水冷結構和所述第二水冷結構包括進水腔、多條水冷通道和出水腔；多條所述水冷通道的進口與所述進水腔連接，出口與所述出水腔連接，所述進水腔上設有進水口，所述出水腔上設有出水口。

11、本發明另一發明還提供一種風洞試驗裝置，包括上述變馬赫數噴管。

12、本發明提供的一種變馬赫數噴管及風洞試驗裝置，設置兩個移動結構分別為旋轉組件和平移組件，在高馬赫數時通過調節平移組件進行馬赫數的連續變化，在低馬赫數時通過調節旋轉組件進行馬赫數的連續變化。本發明技術方案中，變馬赫噴管可以通過單噴管將馬赫數變化范圍擴大至3個馬赫數以上，馬赫數范圍達到2.5至6，甚至更大范圍，以及通過水冷結構可提高噴管對高溫氣流的耐溫性。

技術特征：

1.一種變馬赫數噴管，其特征在于，包括兩塊側壁板(7)和兩個移動結構；

2.根據權利要求1所述的變馬赫數噴管，其特征在于，所述移動結構包括旋轉組件(5)和平移組件(6)；

3.根據權利要求2所述的變馬赫數噴管，其特征在于，所述平移組件(6)包括平移主體和第二驅動結構(12)，所述平移主體的兩側端分別與所述側壁板(7)的內表面貼合并密封連接，所述平移主體朝向所述旋轉組件(5)的一側為第二流動內表面(6-2)，所述平移主體遠離所述氣流通道(10)一側與所述第二驅動結構(12)連接，所述第二驅動結構(12)用于驅動所述平移主體沿垂直所述旋轉組件(5)方向直線移動，以靠近或遠離所述旋轉組件(5)。

4.根據權利要求3所述的變馬赫數噴管，其特征在于，還包括第一艙體(1)，所述第一艙體(1)設于所述側壁板(7)和所述移動結構的前端；

5.根據權利要求4所述的變馬赫數噴管，其特征在于，還包括第二艙體(4)，所述第二艙體(4)設于所述側壁板(7)和所述移動結構的末端；

6.根據權利要求5所述的變馬赫數噴管，其特征在于，所述旋轉組件(5)還包括轉動結構(5-2)；

7.根據權利要求6所述的變馬赫數噴管，其特征在于，所述側壁板(7)內、所述旋轉主體、所述平移主體和所述噴管流道內分別設置第一水冷結構；

8.根據權利要求7所述的變馬赫數噴管，其特征在于，所述旋轉主體和所述平移主體內分別設置第二水冷結構；

9.根據權利要求8所述的變馬赫數噴管，其特征在于，所述第一水冷結構和所述第二水冷結構包括進水腔、多條水冷通道和出水腔；

10.一種風洞試驗裝置，其特征在于，包括如權利要求1至9中任一項所述的變馬赫數噴管。

技術總結
本發明涉及空氣動力學試驗裝置技術領域，尤其涉及一種變馬赫數噴管及風洞試驗裝置，該噴管包括兩塊側壁板和兩個移動結構；兩塊側壁板平行且間隔設置，兩個移動結構位于所述間隔內，兩個移動結構的相對面與側壁板的內表面圍成氣流通道；移動結構的兩側端分別與同側的側壁板的內表面貼合并密封連接，兩個移動結構以設定移動行程相互靠近或相互遠離，從而調節氣流通道的通道面積。本發明在高馬赫數時通過調節平移組件進行馬赫數的連續變化，在低馬赫數時通過調節旋轉組件進行馬赫數的連續變化，變馬赫噴管可以通過單噴管將馬赫數變化范圍擴大至3個馬赫數以上，馬赫數范圍達到2.5至6，甚至更大范圍，以及通過水冷結構可提高噴管對高溫氣流的耐溫性。

技術研發人員：薛欣欣,王瑞祥,張炎,穆東波,崔春
受保護的技術使用者：北京航天益森風洞工程技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13