申请/专利权人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所

申请日：2022-03-28

公开（公告）日：2022-09-09

公开（公告）号：CN114414197B

主分类号：G01M9/04

分类号：G01M9/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.09.09#授权;2022.05.20#实质审查的生效;2022.04.29#公开

摘要：本发明属于风洞设备技术领域，具体涉及一种预弯曲柔性壁板的可变马赫数喷管。该可变马赫数喷管的框架为上下对称的方形框体；在框架内腔、水平对称面的上下两侧固定安装有上下对称的柔性壁板；柔性壁板为弯曲的矩形平板，在可变马赫数喷管的马赫数最小时，柔性壁板处于最小成型型面A状态，弯曲量最小；在可变马赫数喷管的马赫数最大时，柔性壁板处于最大成型型面C状态，弯曲量最大；柔性壁板的初始型面B具有预弯曲，预弯曲量大于最小成型型面的弯曲量，小于最大成型型面的弯曲量。该可变马赫数喷管解决了跨超声速风洞柔壁喷管受限于材料强度限制，长度不宜过长的问题。具有结构紧凑、长度短、成本低，适用性好的优点，适于工程推广应用。

主权项：1.一种预弯曲柔性壁板的可变马赫数喷管，其特征在于，所述的可变马赫数喷管包括框架（1）、驱动缸（2）、柔性壁板（3）、销轴Ⅰ（4）、销轴Ⅱ（5）、铰链座Ⅰ（6）、铰链座Ⅱ（7）和固定支座（8）；所述的框架（1）为上下对称的方形框体，框架（1）的下部固定在地面安装基础上；在框架（1）内腔、水平对称面的上下两侧固定安装有上下对称的柔性壁板（3）；柔性壁板（3）为弯曲的矩形平板，在可变马赫数喷管的马赫数最小时，柔性壁板（3）处于最小成型型面A状态，弯曲量最小；在可变马赫数喷管的马赫数最大时，柔性壁板（3）处于最大成型型面C状态，弯曲量最大；柔性壁板（3）的初始型面B具有预弯曲，预弯曲量大于最小成型型面A的弯曲量，小于最大成型型面C的弯曲量；初始型面B通过以下步骤获得：S10.将初始型面B分为曲线段和直线段两个部段，上游为曲线段，下游为直线段；S20.对马赫数1.3的气动曲线进行二阶求导，除入口与出口两个端点外，找到二阶导数为零的点S，点S为初始型面B的曲线段与直线段的分界点；S30.确定直线段的长度为马赫数1.3的气动曲线上的点S到出口端点的曲线段的曲线长度；S40.确定曲线段为马赫数1.3工况下的气动曲线上的点S到入口端点的曲线段；S50.将步骤S40的曲线段通过转动和平移后拼接至S30的直线段的前端，获得的超声速气动曲线型面为初始型面B；框架（1）内腔的上壁面和下壁面分别设置有上下对称的若干纵向梁与横向梁；上方的柔性壁板（3）通过阵列排列的驱动缸（2）固定在上壁面的纵向梁与横向梁上，下方的柔性壁板（3）通过对称的阵列排列的驱动缸（2）固定在下壁面的纵向梁与横向梁上；框架（1）对应于喷管出口位置设置有固定支座（8），用于固定柔性壁板（3）的出口；框架（1）内腔的上壁面和下壁面与驱动缸（2）连接的位置设置有铰链座Ⅰ（6），通过销轴Ⅰ（4）连接驱动缸（2）的一端；柔性壁板（3）背气流面设置有铰链座Ⅱ（7），通过销轴Ⅱ（5）连接驱动缸（2）的另一端；所述的可变马赫数喷管通过柔性壁板（3）预弯曲，降低了柔性壁板（3）的初始型面到最大成型型面或者最小成型型面的弯曲量，降低了柔性壁板（3）弯曲成型应力，缩短了喷管段的总长度；减少了驱动缸（2）的运行行程，降低了驱动缸（2）的总长尺寸和空间安装要求；同时，柔性壁板（3）在初始型面下工作时，驱动缸（2）无需运动，减少了驱动缸（2）的使用频次，提高了系统安全性，增加了使用寿命。

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权利要求：

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