超级风洞FL-62风洞开始现场联合调试,真空系统助力加持

2020-03-18 admin 未知

  近日,被称为“国之重器”的我国最新超级风洞FL-62风洞再次传来好消息:该项目现已全面进入现场联合调试阶段,预计能够按期完成年度建设任务。正式交付使用指日可待。

1、何为风洞?

  风洞可以以人工方式产生并控制气流,用来模拟飞行器实际飞行时周围的气流环境,是进行空气动力实验最有效、最常用的工具之一,是研制飞行器的关键地面试验设施。可以说,如果没有现今的风洞试验设备,就不可能研制出先进的航空飞行器。

FL-62风洞

FL-62风洞

  据悉,超级风洞FL-62风洞位于辽宁省沈阳市沈北新区,容积约17000立方米,重约6620吨,俨然一座庞然大物,在全球都十分少见,具备常规测力、测压和进气道试验能力。它具有多个可更换试验段,可以最大程度地满足不同类型试验需求。该风洞是航空工业自主研制的我国第一座大型连续式跨声速风洞,实现了我国大尺寸风洞从暂冲式向连续式的跨越(与暂冲式风洞相比,连续式风洞可以具有更低速压试验能力,对进行颤振试验模型设计技术尤其有利)。风洞流场品质、试验数据质量、试验效率均处于国际先进行列。

FL-62风洞实验段

FL-62风洞实验段

  目前,FL-62风洞对于我国航空工业发展来说至关重要,是我国战机发展的必经之路。有分析认为,歼-20独特而又优异的鸭翼设计,做到了既不影响战机的隐身性又提高了机动性,正是数不清的风洞实验中技术数据积累的结果。就像我国航空工业官方说的那样:未来中国战机的样子由自己做主!

2、真空对风洞的贡献

  值得一提的是,真空系统是风洞不可或缺的一部分。在连续式风洞中,真空系统是其重要的组成部分。连续式风洞可以在低于一个大气压状态下运行,其真空系统主要包括真空泵、换热器、消音器、缓冲容器等装置。

  连续式风洞由轴流式压缩机进行驱动,气流沿风洞回流道循环流动。由于试验工况变化、风洞内温度变化、洞体泄漏等影响,风洞内的压力会产生波动,因此需要真空系统对压力进行实时控制。此外,真空系统还可以为风洞提供负压环境,进行飞行器高度环境模拟试验。

3、真空系统设计

  根据风洞特点,真空系统亦有相应的设计指标。下图为某连续式风洞的真空系统设计方案图。系统由真空机组1、真空机组2、换热系统、消音系统、缓冲容器等构成。

真空系统设计方案图

真空系统设计方案图

  ①真空机组1:在试验过程中,用于维持风洞内的压力。

  ②真空机组2:在试验过程中,用于调节风洞内的压力。

  ③换热系统:风洞总温范围-40℃~90℃,在试验时,通过换热系统使流经真空泵的气体温度控制在其允许范围内。

秒速飞艇官网   ④消音系统:真空系统利用真空泵出口的消音器,以及排气末端的消音塔控制噪声。

  ⑤缓冲容器:真空系统通过缓冲容器,降低真空泵抽气速率变化对风洞内压力波动的影响。

4、真空系统选泵分析

  真空系统所需真空泵的抽速较大。常用的大抽速真空泵有:水环式真空泵、罗茨式真空泵、喷油螺杆式真空泵和无油螺杆式真空泵。

  水环式真空泵抽速大,入口工作压力范围大。但是,水环式真空泵的运行控制和调试相对复杂,如出现问题,其维护、维修也较复杂。由于水环式真空泵几乎难以采用变频调速控制的方案,因此,水环式真空泵需要采用真空罐缓冲+压力控制阀门实现控制的目的。考虑到控制阀门的压比一般在1。5以上,因此效率进一步降低。

  气冷罗茨式真空泵在入口压力15000Pa左右抽速衰减到0。尽管可以采用两级罗茨串联的形式,但是整机抽速受前级泵限制,抽速不高。同时,由于该类真空泵变频调节范围为50%~100%,不适宜变频调节。

  喷油螺杆式真空泵具有较大的抽速,但是在入口压力为1个大气压至67500Pa的范围内,跑油率会增加,而风洞需要长期运行于该压力范围内。

  无油螺杆式真空泵工作性能稳定,调控和调试简单,维护、维修简易,易实现变频调节,更适合于该风洞。

  正是如此,对于该风洞,本文设计的真空系统(真空机组1和真空机组2),均采用无油螺杆式真空泵,其优异的性能可以满足风洞负压试验时的要求。