可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱及其使用方法与流程

本发明属于高超声速风洞试验设备领域，具体涉及一种可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱及其使用方法。

背景技术：

1、试验舱是高超声速风洞中重要的部分，通常，前方的喷管出口会从左端伸入试验舱内一段距离，后方的扩压器会从右端伸入试验舱内一段距离，同时在试验舱内配置攻角机构，攻角机构通过支杆连接试验模型，试验模型置于喷管出口和扩压器入口之间流场均匀区内进行各种空气动力学试验。

2、大口径高超声速风洞试验舱在做试验之前需要进行抽真空操作，工作环境通常为负压状态，工作温度为常温以上，故总体属于承压结构。而且，在试验舱内试验需要进行模型转运与安装，通常需要设计舱门，舱门的大小往往会受到试验舱舱体结构及其布局的限制，比如喷管和扩压器往往会伸入试验舱一定距离，才能成功建立稳定均匀的流场，同时为了观察试验舱内模型的状态，还需要设置纹影观察窗口和布置引线孔，因此，舱门的位置及大小往往受到较大限制，所配置的舱门往往面积较小。

3、试验模型尺寸较大，仅仅通过舱门进行搬运与安装显得极为不便，而且试验舱内的攻角机构的搬运和维修也极不方便，如果在面对较大尺寸的试验模型和更换攻角机构的时候，只能现将模型和攻角机构拆卸，然后分块送入舱体内再次进行安装，极大耗费了时间和人力成本。

4、为了使大口径高超声速风洞试验舱，在结构上满足承压要求，在试验中满足效率要求，同时满足各种窗口需求，当前，亟需发展一种可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱及其使用方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的一个技术问题是提供一种可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱的使用方法。

2、本发明的可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱，其特点是，所述的试验舱包括箱体a、箱体b和箱体c；箱体a和箱体b从前至后顺序排列，位于地面安装基础上方，箱体a为固定箱体，箱体b为沿x向导轨前后移动的移动箱体；箱体c也为固定箱体，位于地面安装基础下方的地坑内；箱体a和箱体b之间、箱体a和箱体c之间的接触端采用充气密封连接，箱体a和箱体c之间采用端面法兰紧固密封；

3、还包括各箱体之间的定位与锁紧机构、箱体b驱动机构，以及用于调整及更换x向导轨的液压顶升机构。

4、进一步地，所述的箱体a为水平放置的圆筒构型ⅰ，箱体a固定在地面安装基础上，是试验舱的固定和定位基础；箱体a前端面开设喷管插入孔，喷管从前至后插入箱体a；箱体a的底部设置方形法兰ⅰ，箱体c的上表面设置有对应的方形法兰ⅱ，箱体a的方形法兰ⅰ与箱体c的方形法兰ⅱ的前段匹配；箱体a的外壁面设置有若干个加强筋，用于提高箱体a的整体承压能力。

5、进一步地，所述的箱体b为水平放置的圆筒构型ⅱ，箱体b固定在滑台上，滑台装卡在x向导轨上，x向导轨固定在地面安装基础上；箱体b与扩压器进行一体化设计，箱体b的后端固定连接扩压器收集锥，扩压器收集锥的后端面开有扩压器等直段插入口，在箱体b沿x向导轨前后移动过程中，扩压器等直段从后至前插入扩压器收集锥，扩压器等直段与扩压器收集锥之间采用充气密封连接；箱体b的底部设置方形法兰ⅲ，箱体b的方形法兰ⅲ与箱体c的方形法兰ⅱ的后段匹配；箱体b的外壁面设置有若干个加强筋，用于提高箱体b的整体承压能力；

6、箱体b的两侧侧壁开设左右对称的纹影观察窗；箱体b的两侧侧壁还开设左右对称的试验舱上舱门；箱体b的顶面设置试验舱顶部盖板，通过更换试验舱顶部盖板变更从上至下插入试验舱的快速插入机构。

7、进一步地，所述的箱体c为方形盒体，从上至下依次包括矩形波纹管和底部箱体；矩形波纹管用于调整箱体c与箱体a和箱体b之间的垂直距离，还用于降低试验舱在试验过程中的振动；底部箱体的内腔设置试验舱的攻角机构，底部箱体的外壁面设置有若干个加强筋，用于提高箱体c的整体承压能力；箱体c的上表面设置有方形法兰ⅱ，还设置有充气密封圈；箱体c的侧壁设置试验舱下舱门，用于工作人员进出；箱体c的两侧侧壁开设若干个左右对称的布线孔，用于试验舱线路进出。

8、进一步地，所述的定位与锁紧机构包括箱体b前端面的边沿凸起部位设置的定位销钉，箱体b顶紧箱体a后，定位销钉下落至地面安装基础上的销孔，实现箱体b的定位；还包括箱体a后端面设置的与箱体b前端面的对接接口相匹配的对接接口，箱体a和箱体b对接后，通过沿箱体a周向均匀分布的若干个旋转锁紧液压缸锁紧，并通过沿箱体a后端面周向设置的充气密封圈密封。

9、进一步地，所述的箱体b驱动机构为固定在箱体b的后端的x向移动液压缸，x向移动液压缸推动箱体b沿x向导轨前后移动。

10、进一步地，所述的液压顶升机构为在箱体b下方的地面安装基础上，设置的若干个左右对称的y向顶升液压缸，各y向顶升液压缸同步运行，向上升起箱体b，为调整和跟换x向导轨提供操作空间。

11、本发明的可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱的使用方法，包括试验舱的关闭方法、试验舱的开启方法和导轨调整和更换方法；

12、试验舱的关闭方法；

13、s11.启动x向移动液压缸，在x向移动液压缸的推力作用下，箱体b沿x轴向缓慢向箱体a移动，直至箱体a和箱体b的对接接口压紧，实现对接；

14、s12.松开定位销钉，定位销钉下落至地面安装基础上的销孔，实现箱体b的定位；

15、s13.关闭x向移动液压缸，同步打开并运行若干个旋转锁紧液压缸，旋转锁紧液压缸锁紧箱体a和箱体b；

16、s14.沿周向固定连接箱体a的方形法兰ⅰ与箱体c的方形法兰ⅱ之间的若干个螺钉；

17、s15.打开外部的充气密封装置，向箱体c的上表面设置的充气密封圈以及箱体a后端面设置的充气密封圈充气，完成试验舱的总体密封；

18、试验舱的开启方法；

19、s21.充气密封圈放气；

20、s22.同步打开若干个旋转锁紧液压缸；

21、s23.拔出定位销钉；

22、s24.启动x向移动液压缸，箱体b沿x轴缓慢离开箱体a，直至到达预先设定的位置，完成试验舱开启；

23、导轨调整和更换方法；

24、s31.开启试验舱，箱体b位于y向顶升液压缸的上方；

25、s32.同步打开并运行若干个y向顶升液压缸，y向顶升液压缸向上升起箱体b，直至到达预先设定的位置；

26、s33.调整或更换x向导轨；

27、s34.y向顶升液压缸同步向下降落，直至箱体b复位；

28、s35.同步关闭若干个y向顶升液压缸，完成x向导轨更换。

29、本发明的可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱能够满足大口径高超声速风洞试验的承压和密封要求，大尺寸模型快速拆卸和安装要求，以及攻角机构的安装与维护要求，同时也保留了原有的舱门，小尺寸模型可以直接通过原有的舱门送入试验舱。

30、本发明的可分段开合的大口径高超声速风洞试验舱的使用方法能够在数分钟内完成试验舱开合，开合距离能够根据大尺寸模型需要进行调整，开合过程自动化程度高，不需要过多的人力干预，开合过程整个系统运行稳定，运行精度高。