亚跨超风洞现代试验设计方法研究

开展了基于现代试验设计方法(MDOE)的亚跨超风洞试验研究,以八号标模尾翼为试验对象研究其气动特性,采用同时改变攻角-侧滑角的多变量方法,而不是传统的单变量(OFAT)方法进行试验。对自变量攻角和侧滑角进行试验设计(DOE),应用响应面法建模,用IV-最优方法对测量点分布进行设计。在FD-12亚跨超风洞完成了试验,并和传统的OFAT方法结果进行比较分析。结果表明:MDOE方法获得的数据和传统的OFAT方法的数据吻合很好;MDOE采集样点数减少了46%,吹风的时间比OFAT减少30%左右,提高了风洞试验效率,缩短了试验周期;MDOE试验方法可以给出设计空间内任意给定自变量对应的响应值及其置信区间。

激光—光纤系统应用于跨超风洞蒸汽屏流态显示

介绍了激光器—光纤系统在跨超风洞蒸汽屏流态显示中的应用，并得到了跨超速时的空间流态图像。说明激光—光纤系统在跨越风洞中的应用，观测激波、涡及其相互干扰是可行的，且方便可靠。

1.2m跨超声速风洞新型捕获轨迹系统研制

为提高武器干扰与分离特性测量的风洞试验能力,满足客户不断提高的试验需求,CARDC设计了一套1.2m跨超声速风洞新型捕获轨迹系统。简要介绍了新系统的设计和实现的主要技术指标以及应用情况,风洞调试结果表明,新系统在行程、试验效率、系统可靠性和试验M数范围等诸多方面有了很大进展。

0.6米跨超声速风洞安全联锁控制系统研制

0.6米跨超声速风洞控制系统采用基于现场总线和网络的开放式集散系统,具有运行控制设备多、逻辑关系复杂的特点,为保证风洞复杂系统的状态监控和运行安全,研制了安全联锁控制系统。系统硬件包括应用层上位机、中间层PLC、执行层各设备终端,软件采用共享变量服务器SVE统一管理实现通信;通过硬件电路和ProfiNet连接两种方式的结合,实现了对风洞各设备的状态信息检测和控制指令发送;通过对风洞状态监控、安全保护功能进行分析,采用了三级冗余安全关车策略的关键技术和方法;经调试实现了检测与控制所有与风洞运行安全相关的信息和设备,能够在风洞运行出现异常时,抢占控制权限,控制各设备在安全状态下关车,压力控制精度优于0.5%;经实际应用满足了技术上保护风洞设备和参试人员安全的工程应用。

1.2m跨超声速风洞超扩段栅指控制系统

对 1 .2m跨、超声速风洞栅指M数控制系统作了较为详细的介绍 ,包括硬件系统的设计、硬件配置、功能选择和软件设计 ,以及本系统与风洞总压控制系统的连接和通讯 ,最后给出了 1 .2m跨。

某亚跨超声速风洞安全联锁控制系统研制

某亚跨超声速风洞安全联锁控制系统针对风洞复杂的运行工况,采用Profinet实时以太网RT通信协议,对安全联锁控制策略以及PLC软件关车程序进行模块化设计,实现了风洞系统状态的实时监测,安全联锁控制策略的自动配置部署以及自动回零、手动、紧急这3种安全关车手段,保证了风洞试验的高效安全运行。

跨超声速风洞套筒式调压阀副密封故障分析与改进

介绍了跨超声速风洞套筒式调压阀的结构,分析了副密封的故障原因,论述了副密封的改进方案及其效果。

某跨超声速风洞运行监测及故障诊断系统

为满足某跨超声速风洞的试验效率和安全可靠运行要求,对风洞运行监测及故障诊断技术进行研究。系统硬件采用分级结构采集运行状态参数,软件系统分析采集数据,实现在线监测、报警预警、故障诊断的功能,并分析对报警预警策略设置及故障诊断的关键技术。实际应用结果表明:该系统可长期、可靠、有效地运行,具有一定的实用参考价值。

亚跨风洞中舵面亚临界颤振试验

设计了舵面颤振试验装置，在亚跨超风洞中对展弦比2．0的NACA0012矩形舵面开展了颤振试验研究。试验马赫数范围为0．3～0．75。试验采用直接观测法获得舵面在不同质量特性条件下的亚声速和接近跨声速的颤振特性。同时还采用亚临界数据分析方法对试验的扭转应变信号进行了离线分析，即通过采用ARMA方法识别扭转应变信号的阻尼和频率，并通过阻尼外插得到颤振临界动压值。研究结果表明：该试验装置可以用于在现有亚跨超风洞中开展舵面颤振问题研究。当采集的亚临界信号为典型指数衰减信号时，以ARMA方法为基础的亚临界颤振试验技术可以稳定地识别出信号阻尼和频率，并较为准确地获得舵面的颤振临界动压、颤振频率等颤振参数。

1.2米跨超声速风洞扩开角控制系统研制

为满足1.2米跨超声速风洞不同运行工况下的洞体条件需求,研制扩开角控制系统。该系统由西门子S7-1500PLC控制器、安川伺服驱动系统、现场总线和网络等组成,采用以主\从站布局形式的开放式集散系统架构,通过ProfiNET和Profi-Bus-DP工业现场总线实现上位机和现场控制设备通讯。软件采用模块化设计,由PLC和HMI组成,实现对各调节片的位置控制和运行状态的监测。经实际验证,在该系统控制下,扩开角段各调节片定位精度和运行速度均达到技术指标要求,保证了风洞洞体在不同运行参数下的扩开角状态。

亚跨超声速返回舱动稳定特性

在"阿波罗"、"联盟号"和"海盗号"等返回舱与行星探测器研发阶段,动稳定特性严重影响着降落伞系统与控制系统的设计。文章采用风洞自由振动试验方法,研究有/无前端框两种返回舱外形的动稳定特性。试验结果表明:两种返回舱外形动稳定导数的量级在全马赫数范围内都很小,在亚、跨声速,甚至超声速范围均出现动不稳定现象。该现象与返回舱分离区绕流特性密切相关。返回舱的动稳定导数随攻角的起伏变化很大,具有很强的非线性特征。在亚声速和跨声速范围,返回舱的动稳定性呈现明显的极限环振动特性。有/无前端框模型的试验结果对比表明:有前端框模型和无前端框模型动稳定性规律比较接近,但是由于前端框表面绕流影响,无前端框模型的稳定性比有前端框模型要稍差一些。

基于分布式测控技术的风洞运行状态监测系统

针对传统的测控系统已不能满足应用需求的问题,提出一种通过网络把独立功能的测控单元连接起来的分布式测控系统。从硬件和软件2方面对该系统进行设计,将现场总线、网络技术与分布式计算技术/中间件技术相结合,完成对各种现场设备的状态监测,从而实现分布式数据采集,集中化分析管理和资源共享。目前该技术已经在气动中心高速所的生产型暂冲式跨超声速风洞中进行应用,实现了对风洞各部段关键设备状态数据的实时监测记录,及时发现异常情况并产生告警,增强了风洞试验运行系统的安全性和可靠性。

风洞设计技术研究设备厂房工艺布局研究

结合CARDC现有的0.3 m×0.3 m暂冲式跨超声速风洞、声学引导风洞等10多座风洞设计技术研究设备的搬迁建设,分析了风洞设计技术研究设备厂房工艺布局的需求,介绍了风洞设计技术研究设备厂房进行工艺布局的原则,通过对现有和新建风洞设计技术研究设备进行分类整合,根据各风洞设计技术研究设备的具体结构形式、附属用房及配套设施需求,确定了风洞设计技术研究设备厂房的工艺布局,并详细叙述了风洞设计技术研究设备厂房的工艺布局方案。通过优化设计,新建的风洞设计技术研究设备厂房的工艺布局较好地满足了各风洞设计技术研究设备的使用需求。

0.6米暂冲式跨超声速风洞控制系统研制

0.6米暂冲式跨超声速风洞控制系统子系统繁多,逻辑关系复杂,采用基于现场总线和网络化的开放式集散系统进行信息通讯。PXI核心控制系统作为关键子系统,在风洞不同运行阶段采用不同流场控制策略,其风洞总压和马赫数控制精度优于0.2%和0.002。安全联锁控制系统能够实时监控显示风洞运行状态,并与PXI核心控制系统构成冗余设计,在异常情况下实现风洞安全关车。柔壁喷管系统采用多轴联动定位控制,能够实现精准定位,各测点误差均小于0.2 mm。调试结果表明风洞的各项指标均达到了设计要求。

某型跨超声速风洞测力中部支架结构设计

测力中部支架是某型跨超声速风洞模型支撑系统的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到试验过程中模型姿态角的控制。首先,针对现有测力中部支架在型号试验中滚转角间隙过大的问题,将自锁式双导程蜗杆传动应用到风洞测力中部支架机构中,同时考虑到气动载荷较大的问题,增加了滑块及胀套两个锁紧环节,成功解决了试验中测力中部支架传动机构锁紧的难题;然后,对蜗杆传动的强度进行了校核,对支撑体、主轴进行了有限元分析,研究静载情况下支撑体、主轴的受力及变形;最后,对新、旧测力中部支架进行了风洞标模试验对比,结果表明,测力中部支架结构设计合理,风洞标模试验数据相关性良好,表明新测力中部支架的研制是成功的,可应用于型号试验。

中国空气动力研究与发展中心巡礼

1978年6月,邓小平同志在听取我国航空事业与空气动力研究试验的情况汇报后指出,风洞和计算机一样,只搞一个中心,为全国服务。要大、中、小配套,满足使用。17年后的1995年10月,记者在我国西南某地看到,总设计师的嘱托正在成为现实:我国风洞中心已跻身于世界著名空气动力学研究试验基地行列,为我国航空、航天和国防科技事业的发展作出了卓越的贡献。

连续式风洞二喉道调节马赫数控制策略

为了降低连续式跨超声速风洞压力波动,提高马赫数稳定性,需要对二喉道调节马赫数控制方式进行研究,针对现有文献鲜少对该控制策略描述等问题,以0.6m连续式跨声速风洞为例,对二喉道控制马赫数的原理进行分析,基于运动控制器加伺服驱动器双PID(proportion-integral-derivative)控制模式实现二喉道位置精确控制,提出了二喉道和压缩机转速的组合控制流程,并采用分段变参数模糊PID加串级控制的算法实现马赫数精确控制,最后进行了试验验证。结果表明马赫数控制精度优于0.001,且每个马赫数极曲线(9个攻角阶梯)的时间可控制在4min以内,证明所提出的控制策略是有效的,可为连续式跨超声速风洞的设计调试提供参考。