航天十一院双发进气道试验系统成功用于风洞试验

文章来源:中国航天报 发布时间:2014-07-25

近日,中国航天科技集团公司十一院2所2室自主研发的双发进气道流量高精度测量与抽吸试验系统调试完成,并成功应用于航空某新概念进气道风洞试验。该院将以此为契机,加快开拓航空气动试验市场。

跟着市场做技术

进气道风洞试验技术是国内外气动研究的热点课题。作为气流通道的“进气道”是吸气式飞行器的关键部件,可对引入的气流减速增压,再把低速高压的气流作为“助燃剂”提供给发动机燃烧室。进气道的性能直接影响着发动机乃至飞行器的总体性能。

近年来,随着飞行器的不断发展与创新,总体部门对风洞试验的精准度提出了越来越高的要求。为了提高进气道试验的精准度,首先,模型的缩比不能太大,因此需要在大尺寸风洞中开展试验;其次,要研制专门的进气道高精度试验系统。新的风洞建成后,十一院具备了大口径的风洞设备平台,进气道高精度试验系统的研制也相继提上了日程。

此后,该所技术人员从易到难,用了近两年的时间攻克单发进气道高精度测试技术,并将该技术成功应用于航空某埋入式进气道试验。那一次的成功,令该所声名远播。按计划,该所2室打算再用一到两年的时间从单发升级到双发,建立起一套完整的进气道高精度试验技术体系。

可时间不等人,2013年年底,某单位慕名而来,提出某双发进气道试验需求。该所接下了这个重任,但困难在于需要在很短的时间内设计、制造、调试出另外一套全新的试验系统,以满足试验的要求。

一波三折抢时间

系统从设计、制造到完成地面调试,按正常来说,需要近一年的时间,可2所仅用了4个月。在这4个月里,设计人员通宵达旦地设计图纸,技术人员下厂跟进度,吃住在车间,铆足了劲跟时间赛跑。

万事俱备,只差最后也是最关键的一步:风洞调试。而这一个多月的调试可谓是“一波三折”。

调试刚开始就“出师不利”。不管如何调整模型姿态,都无法得到准确数据。症结在哪?

技术人员提出假设,对进气道缩比模型、调节气流流量的节流装置、匀整气流方向的整流装置、提高气流流速的喉道、增加进气道气流吸入量的引射装置等逐项排查,一一验证。

技术人员猫着腰,一次次钻进风洞,在狭窄的洞体里,把整套系统拆了换、换了装、装了再换……不知道爬了多少回、测了多少遍,技术人员排除种种可能,最终把问题集中在连接在流量计和进气道出口之间的“过渡软管”上。

“过渡软管”是一条空心橡胶软管。软管在两层橡胶之间织入一层密密的钢丝网,具有很强的耐压性和抗变性,但在风洞超声速气流的作用下仍会受载发生变形,如果变形太大,就会直接影响到测量数据的准确性。该所2室的技术人员积极与生产厂家沟通,按照技术参数又专门定制了两根特制的钢丝龙骨橡胶管。过渡软管更换后,数据问题似乎解决了。可随着试验的进一步开展,数据又出现了新问题。

会不会是测控程序出了问题?技术人员在对节流状态和试验数据进行反复比对检查后发现,系统在采集数据的同时,节流装置并没有按照设计预期停顿几秒,而是直接开始向下一个节流位置运动,扰乱了原本稳定的流场,导致采集到的数据不准。针对发现的问题,技术人员修改了相应的测控程序,问题得到解决。可好景不长,新的问题又出现了:流量系数偏小。

漏气?技术人员拆开整套系统,为每个连接部件重新刷了一遍密封胶。系统终于恢复正常。在此后100多次试验中,每次测得的数据均得到客户认可。

在发现问题、解决问题的过程中,时间是最大的障碍。客户的试验周期耽误不起,风洞的运行周期也耽误不起。调试小组体会到了前所未有的紧迫感。一个多月,几个人,24小时连轴转,困了就眯一小会儿,饿了就吃点干粮,感冒了只能硬撑着。作为技术负责人的欧平和试验负责人的田晓虎,几乎天天盯在现场,一个月下来瘦了十多斤。“以前没有做过类似的进气道试验,第一次嘛,总会有碰壁、有失败、有这样那样的问题,没办法,只能在摸索中前行……”

功夫不负有心人,经过半年的努力,2室终于完成了双发进气道流量高精度测量和抽吸系统的研制。系统采用两套独立的管道系统分别实现流量的控制、抽吸与高精度测量,并将流量计和引射器设计成一个整体,全部安装在风洞内部,在国内尚属首次。系统成功地将进气道流量的测量误差降至1%以内,测量精度大幅度提高,这项技术的突破标志着我院进气道试验能力达到国内先进水平。

目前,该所利用该套系统已经成功完成某新概念双发进气道试验,取得了良好的试验效果,为型号研制提供了准确可靠的试验数据,更为未来进气道试验市场的开拓奠定了坚实基础。(汪琪婧)