超級(jí)風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合調(diào)試,真空系統(tǒng)助力加持

2020-03-18 admin 未知

  近日,被稱為“國(guó)之重器”的我國(guó)最新超級(jí)風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞再次傳來(lái)好消息:該項(xiàng)目現(xiàn)已全面進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合調(diào)試階段,預(yù)計(jì)能夠按期完成年度建設(shè)任務(wù)。正式交付使用指日可待。

1、何為風(fēng)洞?

  風(fēng)洞可以以人工方式產(chǎn)生并控制氣流,用來(lái)模擬飛行器實(shí)際飛行時(shí)周圍的氣流環(huán)境,是進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)最有效、最常用的工具之一,是研制飛行器的關(guān)鍵地面試驗(yàn)設(shè)施?梢哉f(shuō),如果沒(méi)有現(xiàn)今的風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備,就不可能研制出先進(jìn)的航空飛行器。

FL-62風(fēng)洞

FL-62風(fēng)洞

  據(jù)悉,超級(jí)風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞位于遼寧省沈陽(yáng)市沈北新區(qū),容積約17000立方米,重約6620噸,儼然一座龐然大物,在全球都十分少見(jiàn),具備常規(guī)測(cè)力、測(cè)壓和進(jìn)氣道試驗(yàn)?zāi)芰。它具有多個(gè)可更換試驗(yàn)段,可以最大程度地滿足不同類型試驗(yàn)需求。該風(fēng)洞是航空工業(yè)自主研制的我國(guó)第一座大型連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大尺寸風(fēng)洞從暫沖式向連續(xù)式的跨越(與暫沖式風(fēng)洞相比,連續(xù)式風(fēng)洞可以具有更低速壓試驗(yàn)?zāi)芰,?duì)進(jìn)行顫振試驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)技術(shù)尤其有利)。風(fēng)洞流場(chǎng)品質(zhì)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量、試驗(yàn)效率均處于國(guó)際先進(jìn)行列。

FL-62風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段

FL-62風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段

  目前,F(xiàn)L-62風(fēng)洞對(duì)于我國(guó)航空工業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,是我國(guó)戰(zhàn)機(jī)發(fā)展的必經(jīng)之路。有分析認(rèn)為,殲-20獨(dú)特而又優(yōu)異的鴨翼設(shè)計(jì),做到了既不影響戰(zhàn)機(jī)的隱身性又提高了機(jī)動(dòng)性,正是數(shù)不清的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中技術(shù)數(shù)據(jù)積累的結(jié)果。就像我國(guó)航空工業(yè)官方說(shuō)的那樣:未來(lái)中國(guó)戰(zhàn)機(jī)的樣子由自己做主!

2、真空對(duì)風(fēng)洞的貢獻(xiàn)

  值得一提的是,真空系統(tǒng)是風(fēng)洞不可或缺的一部分。在連續(xù)式風(fēng)洞中,真空系統(tǒng)是其重要的組成部分。連續(xù)式風(fēng)洞可以在低于一個(gè)大氣壓狀態(tài)下運(yùn)行,其真空系統(tǒng)主要包括真空泵、換熱器、消音器、緩沖容器等裝置。

  連續(xù)式風(fēng)洞由軸流式壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),氣流沿風(fēng)洞回流道循環(huán)流動(dòng)。由于試驗(yàn)工況變化、風(fēng)洞內(nèi)溫度變化、洞體泄漏等影響,風(fēng)洞內(nèi)的壓力會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),因此需要真空系統(tǒng)對(duì)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外,真空系統(tǒng)還可以為風(fēng)洞提供負(fù)壓環(huán)境,進(jìn)行飛行器高度環(huán)境模擬試驗(yàn)。

3、真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  根據(jù)風(fēng)洞特點(diǎn),真空系統(tǒng)亦有相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。下圖為某連續(xù)式風(fēng)洞的真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖。系統(tǒng)由真空機(jī)組1、真空機(jī)組2、換熱系統(tǒng)、消音系統(tǒng)、緩沖容器等構(gòu)成。

真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖

真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖

 、僬婵諜C(jī)組1:在試驗(yàn)過(guò)程中,用于維持風(fēng)洞內(nèi)的壓力。

 、谡婵諜C(jī)組2:在試驗(yàn)過(guò)程中,用于調(diào)節(jié)風(fēng)洞內(nèi)的壓力。

  ③換熱系統(tǒng):風(fēng)洞總溫范圍-40℃~90℃,在試驗(yàn)時(shí),通過(guò)換熱系統(tǒng)使流經(jīng)真空泵的氣體溫度控制在其允許范圍內(nèi)。

 、芟粝到y(tǒng):真空系統(tǒng)利用真空泵出口的消音器,以及排氣末端的消音塔控制噪聲。

 、菥彌_容器:真空系統(tǒng)通過(guò)緩沖容器,降低真空泵抽氣速率變化對(duì)風(fēng)洞內(nèi)壓力波動(dòng)的影響。

4、真空系統(tǒng)選泵分析

  真空系統(tǒng)所需真空泵的抽速較大。常用的大抽速真空泵有:水環(huán)式真空泵、羅茨式真空泵、噴油螺桿式真空泵和無(wú)油螺桿式真空泵。

  水環(huán)式真空泵抽速大,入口工作壓力范圍大。但是,水環(huán)式真空泵的運(yùn)行控制和調(diào)試相對(duì)復(fù)雜,如出現(xiàn)問(wèn)題,其維護(hù)、維修也較復(fù)雜。由于水環(huán)式真空泵幾乎難以采用變頻調(diào)速控制的方案,因此,水環(huán)式真空泵需要采用真空罐緩沖+壓力控制閥門實(shí)現(xiàn)控制的目的?紤]到控制閥門的壓比一般在1.5以上,因此效率進(jìn)一步降低。

  氣冷羅茨式真空泵在入口壓力15000Pa左右抽速衰減到0。盡管可以采用兩級(jí)羅茨串聯(lián)的形式,但是整機(jī)抽速受前級(jí)泵限制,抽速不高。同時(shí),由于該類真空泵變頻調(diào)節(jié)范圍為50%~100%,不適宜變頻調(diào)節(jié)。

  噴油螺桿式真空泵具有較大的抽速,但是在入口壓力為1個(gè)大氣壓至67500Pa的范圍內(nèi),跑油率會(huì)增加,而風(fēng)洞需要長(zhǎng)期運(yùn)行于該壓力范圍內(nèi)。

  無(wú)油螺桿式真空泵工作性能穩(wěn)定,調(diào)控和調(diào)試簡(jiǎn)單,維護(hù)、維修簡(jiǎn)易,易實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)節(jié),更適合于該風(fēng)洞。

  正是如此,對(duì)于該風(fēng)洞,本文設(shè)計(jì)的真空系統(tǒng)(真空機(jī)組1和真空機(jī)組2),均采用無(wú)油螺桿式真空泵,其優(yōu)異的性能可以滿足風(fēng)洞負(fù)壓試驗(yàn)時(shí)的要求。